KR102458084B1 - Emulsified acid composition for carbonate acidizing and method for preparation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an emulsified acid composition for carbonate rock reservoir acidizing, and more specifically, to: an emulsified acid composition for carbonate rock reservoir acidizing with new composition, which has an effective acid-rock reaction delay effect and acid treatment efficiency in low permeability or heterogeneous carbonate rocks, through fluid stability that phase separation does not occur at room temperature and high temperatures; a preparation method thereof; and a rock acid treatment method for carbonate rock reservoirs using the same. The emulsified acid composition includes 65-75 vol% of a hydrochloric acid aqueous solution and 25-35 vol% of a mixed emulsifier diesel solution.

Description

탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 및 그 제조방법{Emulsified acid composition for carbonate acidizing and method for preparation} Emulsified acid composition for carbonate acidizing and method for preparation

본 발명은 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 상온과 고온에서 상분리가 일어나지 않는 유체 안정성을 통해 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암에서 효과적인 산-암석 반응지연효과 및 산처리 공법 효율성을 가진 새로운 조성의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 탄산염암저류층의 암체 산처리 공법에 관한 것이다. The present invention relates to an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, and more specifically, effective acid-rock reaction delay effect in carbonate rocks with low permeability or heterogeneity through fluid stability in which phase separation does not occur at room temperature and high temperature, and The present invention relates to an emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock reservoir having a novel composition having acid treatment efficiency, a method for manufacturing the same, and a method for treating a rock body of a carbonate rock reservoir using the same.

에너지전환 시대에 접어듦에도 불구하고 전통 석유자원의 역할이 더욱 강화될 것으로 전망되며, 이에 따른 자원 확보의 중요성이 강조되고 있다. 특히 전기자동차 보급 및 배터리 기술의 발전으로 인해 자동차용 석유 수요가 감소하더라도 선박과 항공기 등 다른 수송 부분의 대체 불가능한 석유 수요는 장기적으로 꾸준한 증가 추세를 유지할 것으로 전망된다(Korea Energy Economics Institute, 2020). 이와 같이 증가하는 석유 수요에 부응하기 위해 석유 자원 개발은 지속적으로 이루어져야 하며, 이를 위해 전 세계 오일의 60% 이상이 부존된 것으로 알려진 탄산염암 저류층에 대한 관심이 증가하고 있다(Schlumberger, 2020). 그러나 탄산염암 저류층은 불균질성(heterogeneity)이 크고 유동 특성이 복잡하여 개발과 생산이 쉬운 사암 저류층보다 1차 회수율이 현저히 낮게 나타나는 문제가 있다. 따라서 석유개발 현장에서는 탄산염암 저류층의 투과도를 개선하므로써 생산성을 증진시키기 위해 암체 산처리 공법(matrix acidizing)을 일반적으로 수행한다(Sayed et al., 2013; Yousufi et al., 2018; Yoo and Lee, 2018; Yoo et al., 2018; Yoo et al., 2019). 이때 염산(HCl)은 방해석(calcite) 및 백운석(dolomite)으로 이루어진 탄산염암과의 반응성이 뛰어날 뿐만 아니라 가격 또한 저렴하여 암체 산처리 공법에 주로 사용된다. 그러나 염산은 점성도가 낮아 불균질한 저류층에 주입 시 투과도가 높은 지층으로만 흐르는 문제가 있어 투과도 개선이 부분적으로 일어나는 단점이 있다. 또한, 낮은 주입률에서는 강한 반응성으로 인해 암석의 주입부만 용해되는 표면용해(face dissolution) 현상이 일어나거나, 고온에서는 생산설비의 부식성이 매우 높기 때문에 이를 방지하고자 대량의 부식방지제(corrosion inhibitor)를 반드시 사용해야 한다(Sayed et al., 2013; Carins et al., 2016; Sidaoui et al., 2018). 이러한 기존의 산처리 공법의 한계를 보완하고자 산의 점성도를 높여 산과 암체의 체적접촉효율(volumetric sweep efficiency) 개선을 통해 산과 암석의 반응을 지연시키고, 효율적인 형태의 웜홀(wormhole)을 형성하는 산 혼화(acid divergent) 기법들이 연구되어 왔다(Nasr-El-Din et al., 2001; Carins et al., 2016). Despite entering the era of energy transition, the role of traditional petroleum resources is expected to be strengthened, and the importance of securing resources is emphasized. In particular, even if the demand for oil for automobiles decreases due to the spread of electric vehicles and the development of battery technology, the demand for non-substitutable oil in other transportation parts such as ships and aircraft is expected to maintain a steady increase in the long term (Korea Energy Economics Institute, 2020). In order to meet the increasing demand for oil, petroleum resource development must be continued, and interest in carbonate rock reservoirs, which is known to contain more than 60% of the world's oil, is increasing (Schlumberger, 2020). However, carbonate rock reservoirs have a problem in that the primary recovery rate is significantly lower than that of sandstone reservoirs, which are easy to develop and produce due to large heterogeneity and complicated flow characteristics. Therefore, in petroleum development sites, matrix acidizing is generally performed to improve productivity by improving the permeability of carbonate rock reservoirs (Sayed et al., 2013; Yousufi et al., 2018; Yoo and Lee, 2018; Yoo et al., 2018; Yoo et al., 2019). At this time, hydrochloric acid (HCl) is mainly used for acid treatment of rocks because it has excellent reactivity with carbonate rocks made of calcite and dolomite and is also inexpensive. However, hydrochloric acid has a problem in that it flows only to the stratum with high permeability when injected into a heterogeneous reservoir due to its low viscosity, so there is a disadvantage in that the permeability improvement occurs partially. In addition, at a low injection rate, a large amount of corrosion inhibitor is used to prevent face dissolution, in which only the injection part of the rock is dissolved due to the strong reactivity, or the corrosion of the production equipment is very high at high temperature. Must be used (Sayed et al., 2013; Carins et al., 2016; Sidaoui et al., 2018). In order to compensate for the limitations of the existing acid treatment method, the acid mixing increases the viscosity of the acid to delay the reaction between the acid and the rock by improving the volumetric sweep efficiency between the acid and the rock, and forms an efficient wormhole. (acid divergent) techniques have been studied (Nasr-El-Din et al., 2001; Carins et al., 2016).

그 중 유화산(emulsified acid)은 산의 점성도를 증가시키기 위해 염산에 오일과 유화제(emulsifier)를 혼합한 것으로 저류층에 주입 시 유체의 주입 압력을 낮게 유지할 수 있다. 특히, 유화산 제조에 사용되는 오일이 산을 감싸므로 산과 암석의 반응을 지연시킬 뿐만 아니라 생산설비의 부식을 방지할 수 있다(Kasza et al., 2006; Madyanova et al., 2012; Sarma et al., 2012). 이때, 성공적인 유화산 산처리 공법 수행하기 위해서는 상온에서는 유화산의 제조 및 운반을 위해 24시간, 고온(70℃ 이상)에서는 저류층 내 유체의 주입을 위해 4시간 동안 유화산의 안정성을 확보하는 것이 중요하다 (Sokhanvarian et al., 2019; Song et al., 2021). Among them, emulsified acid is a mixture of oil and an emulsifier in hydrochloric acid to increase the viscosity of the acid, and when injected into the reservoir, the injection pressure of the fluid can be kept low. In particular, since the oil used for the production of emulsified acid encapsulates the acid, it can delay the reaction between acid and rock, as well as prevent corrosion of production facilities (Kasza et al., 2006; Madyanova et al., 2012; Sarma et al . ., 2012). At this time, in order to carry out a successful emulsified acid treatment method, it is important to secure the stability of the emulsified acid for 24 hours at room temperature for the production and transport of the emulsified acid, and for 4 hours for the injection of the fluid in the reservoir at high temperature (70°C or higher). do (Sokhanvarian et al., 2019; Song et al., 2021).

그러나 현재까지 유화산 산처리 공법에 관한 연구는 대부분 양이온성 유화제를 단독으로 사용하여 유화산을 제조하고 실험실 조건에서 산-암석 반응 실험을 수행하여 용해도와 확산계수를 산출하는 내용이 주를 이룬다. 또한, 혼합 유화제를 사용하여 상온과 고온에서 안정성을 모두 확보한 W/O 유화산 제조 연구는 미미한 상황이다. Sayed et al.(2012)은 양이온성 유화제를 사용하여 유화산을 제조하였으며 산처리 코어유동 실험(core flood)을 통해 유화산의 최적 주입률을 도출하였다. 실험결과, 유화산은 주입률에 관계없이 표면용해(face dissolution) 현상이 일어나지 않고 효율적인 형태의 웜홀을 형성하여 코어시료의 투과도를 향상시켰다. 하지만 해당 연구에서 제조한 유화산은 24℃의 상온에서 48시간 이상의 안정성을 확보하였으나, 110℃의 고온에서 1.5시간 내로 분리되는 낮은 안정성을 보였다. Sidaoui et al.(2018)은 양이온성 유화제를 사용하여 유화제의 농도 별로 유화산을 제조하였으며, 유화산 제조 직후 고온(120℃)에서 안정성 평가를 수행하였다. 안정성 평가 결과, 1.5 wt%의 유화제를 첨가한 유화산의 안정성이 가장 우수했지만 2시간 경과 후 오일과 산으로 분리되기 시작하였으며, 4시간 경과 후 안정한 유화산의 부피가 전체 유화산의 부피의 70 vol% 미만으로 불안정성을 보였다. Yousufi et al.(2018)은 비이온성 유화제를 사용하여 유화산을 제조한 후, 산처리 코어 유동실험을 통해 유화산이 효율적인 형태의 웜홀을 형성함을 확인하였다. 그러나 해당 연구에서 제조한 유화산은 70℃의 고온 조건에서 5시간 이상 안정했으나 상온에서는 9시간 미만의 낮은 안정성을 보였다. However, most of the research on the acid treatment method for emulsified acid so far has mainly focused on the calculation of solubility and diffusion coefficient by preparing emulsified acid using a cationic emulsifier alone and performing acid-rock reaction experiments under laboratory conditions. In addition, research on the manufacture of W/O emulsifiers that secure stability at both room and high temperatures using a mixed emulsifier is insignificant. Sayed et al. (2012) prepared emulsified acids using cationic emulsifiers and derived the optimal injection rate of emulsified acids through acid treatment core flood experiments. As a result of the experiment, emulsified acid improved the permeability of the core sample by forming an efficient wormhole without face dissolution regardless of the injection rate. However, the emulsified acid prepared in this study secured stability for more than 48 hours at a room temperature of 24°C, but showed low stability, which was separated within 1.5 hours at a high temperature of 110°C. Sidaoui et al. (2018) prepared emulsified acids by concentration of emulsifiers using cationic emulsifiers, and stability evaluation was performed at high temperature (120° C.) immediately after emulsifying acid was prepared. As a result of the stability evaluation, the stability of the emulsified acid containing 1.5 wt% of the emulsifier was the best, but it started to separate into oil and acid after 2 hours, and after 4 hours, the volume of the stable emulsified acid was 70 It showed instability below vol%. Yousufi et al. (2018) confirmed that the emulsified acid forms an efficient form of wormholes through an acid treatment core flow experiment after preparing an emulsified acid using a nonionic emulsifier. However, the emulsified acid prepared in this study was stable for more than 5 hours at a high temperature of 70°C, but showed low stability for less than 9 hours at room temperature.

상기의 선행 연구 분석결과 유화산이 염산의 빠른 반응성을 보완하여 염산을 단독으로 사용하는 것보다 효율적임을 보였으나 상온 또는 고온에서의 안정성을 갖추지 못해 현장 적용이 어려울 것으로 판단된다. 따라서 현장 적용을 위해 상온과 고온 조건의 안정성을 모두 확보한 유화산 제조 연구가 필수적이다.As a result of the analysis of the preceding studies, emulsified acid supplemented the rapid reactivity of hydrochloric acid and showed that it was more efficient than using hydrochloric acid alone, but it is judged that field application is difficult because it does not have stability at room temperature or high temperature. Therefore, it is essential to study the emulsified acid production that secures stability in both room temperature and high temperature conditions for field application.

미국등록특허 8053395US Patent 8053395

본 발명자들은 상술된 종래 기술의 문제점을 해결하여 현장 적용이 가능한 유화산조성물을 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 상온 및 고온에서 안정성을 모두 확보할 수 있는 유화산조성물 및 그 제조방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다. As a result of research efforts to develop an emulsified acid composition that can be applied to the field by solving the problems of the prior art described above, the present inventors developed an emulsified acid composition capable of securing both stability at room temperature and high temperature and a method for preparing the same, The invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 염산의 농도, 산-오일 비율(acid-oil ratio), 2가지 이상의 유화제 특정, 유화제 혼합 비율 및 유화제 농도 등을 조절하여 유화산조성물의 제조 및 운반을 위해 필요한 상온에서의 24시간 이상 안정성 및 탄산염암 저류층 내 유체의 주입을 위해 필요한 고온(70℃ 이상)에서의 4시간 이상 안정성을 확보하여 성공적인 탄산염암저류층 암체 산처리 공법 수행이 가능한 새로운 조성의 유화산조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to adjust the concentration of hydrochloric acid, acid-oil ratio, two or more emulsifiers, emulsifier mixing ratio and emulsifier concentration, etc. at room temperature required for production and transport of the emulsified acid composition. An emulsified acid composition of a new composition capable of successfully carrying out the acid treatment method of a carbonate rock reservoir by securing stability for over 24 hours of To provide a manufacturing method.

본 발명의 다른 목적은 상온 및 고온에서의 안정성이 모두 확보된 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물을 탄산염암저류층에 주입하면 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암에서 효과적인 산-암석 반응지연효과를 통해 석유개발 현장에서 탄산염암 저류층에 천천히 주입되면서 긴 거리까지 장시간 작용하므로 생산성을 증진시킬 수 있는 탄산염암저류층 암체 산처리 공법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an effective acid-rock reaction delay effect in carbonate rocks with low permeability or heterogeneity when an emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock reservoir, which has both stability at room temperature and high temperature, is injected into a carbonate rock reservoir. It is to provide an acid treatment method for carbonate rock reservoirs that can increase productivity by being slowly injected into carbonate rock reservoirs at oil development sites and acting for long distances.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 염산수용액 및 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 포함하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물을 제공한다.In order to achieve the above-described object of the present invention, the present invention provides an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock reservoirs comprising an aqueous hydrochloric acid solution and a mixed emulsifier diesel solution in an amount of 65 to 75% by volume: 25 to 35% by volume.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 염산수용액은 염산의 농도가 5중량% 내지 20중량%이다. In a preferred embodiment, the concentration of hydrochloric acid in the aqueous hydrochloric acid solution is 5 wt% to 20 wt%.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼합유화제디젤용액은 혼합유화제의 농도가 1중량% 내지 3중량%이다. In a preferred embodiment, the mixed emulsifier diesel solution has a concentration of 1 wt% to 3 wt% of the mixed emulsifier.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼합유화제는 양이온성유화제와 비이온성유화제가 일정비율로 혼합된 것이다. In a preferred embodiment, the mixed emulsifier is a mixture of a cationic emulsifier and a nonionic emulsifier in a predetermined ratio.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 양이온성 유화제는 CTAB(cetyl trimethylammonium bromide) 이고, 상기 비이온성유화제는 SPAN 80(sorbitan monooleate)이다. In a preferred embodiment, the cationic emulsifier is cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), and the nonionic emulsifier is SPAN 80 (sorbitan monooleate).

바람직한 실시예에 있어서, 상기 일정비율은 하기 수학식1에서 결정되는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) value가 5.0 내지 5.5가 되는 비율이다. In a preferred embodiment, the predetermined ratio is a ratio at which a Hydrophile-Lipophile Balance (HLB) value determined in Equation 1 below is 5.0 to 5.5.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112022026003762-pat00001
Figure 112022026003762-pat00001

여기서,

Figure 112022026003762-pat00002
는 양이온성유화제의 HLB 값,
Figure 112022026003762-pat00003
는 비이온성유화제의 HLB 값이며,
Figure 112022026003762-pat00004
는 양이온성유화제의 무게,
Figure 112022026003762-pat00005
는 비이온성유화제의 무게이다. here,
Figure 112022026003762-pat00002
is the HLB value of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00003
is the HLB value of the nonionic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00004
is the weight of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00005
is the weight of the nonionic emulsifier.

바람직한 실시예에 있어서, 부식방지제를 0.1 내지 0.5중량% 농도로 더 포함한다. In a preferred embodiment, it further comprises a corrosion inhibitor in a concentration of 0.1 to 0.5% by weight.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 부식방지제는 Propargyl alcohol이다. In a preferred embodiment, the corrosion inhibitor is Propargyl alcohol.

바람직한 실시예에 있어서, 상온에서 24시간 이상 안정하고, 70℃ 내지 120℃에서 4시간 이상 안정하다. In a preferred embodiment, it is stable for 24 hours or more at room temperature, and is stable for 4 hours or more at 70°C to 120°C.

또한, 본 발명은 염산수용액을 준비하는 단계; 혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계; 및 상기 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 혼합하여 교반하는 단계;를 포함하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing an aqueous hydrochloric acid solution; Preparing a mixed emulsifier diesel solution; and mixing the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution in an amount of 65 to 75 vol%: 25 to 35 vol% and stirring.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 염산수용액은 염산의 농도가 5중량% 내지 20중량%이다. In a preferred embodiment, the concentration of hydrochloric acid in the aqueous hydrochloric acid solution is 5 wt% to 20 wt%.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 염산수용액에 부식방지제를 첨가하여 교반하는 단계;를 더 포함한다. In a preferred embodiment, adding a corrosion inhibitor to the aqueous hydrochloric acid solution and stirring;

바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계는 디젤에 혼합유화제를 그 농도가 1중량% 내지 3중량%가 되도록 첨가하고 상온에서 저속으로 교반하는 1차교반단계; 및 상기 1차교반단계에서 혼합유화제가 용해된 디젤을 고속으로 교반하는 2차교반단계;를 포함하여 수행된다.In a preferred embodiment, the step of preparing the mixed emulsifier diesel solution comprises: a first stirring step of adding a mixed emulsifier to diesel so that the concentration is 1% to 3% by weight and stirring at a low speed at room temperature; and a second stirring step in which the diesel in which the mixed emulsifier is dissolved in the first stirring step is stirred at high speed.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼합유화제는 양이온성유화제와 비이온성유화제가 일정비율로 혼합된 것이다. In a preferred embodiment, the mixed emulsifier is a mixture of a cationic emulsifier and a nonionic emulsifier in a predetermined ratio.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 양이온성 유화제는 CTAB(cetyl trimethylammonium bromide)이고, 상기 비이온성유화제는 SPAN 80(sorbitan monooleate)이다.In a preferred embodiment, the cationic emulsifier is cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), and the nonionic emulsifier is SPAN 80 (sorbitan monooleate).

바람직한 실시예에 있어서, 상기 일정비율은 하기 수학식1에서 결정되는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) value가 5.0 내지 5.5가 되는 비율이다. In a preferred embodiment, the predetermined ratio is a ratio at which a Hydrophile-Lipophile Balance (HLB) value determined in Equation 1 below is 5.0 to 5.5.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112022026003762-pat00006
Figure 112022026003762-pat00006

여기서,

Figure 112022026003762-pat00007
는 양이온성유화제의 HLB 값,
Figure 112022026003762-pat00008
는 비이온성유화제의 HLB 값이며,
Figure 112022026003762-pat00009
는 양이온성유화제의 무게,
Figure 112022026003762-pat00010
는 비이온성유화제의 무게이다. here,
Figure 112022026003762-pat00007
is the HLB value of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00008
is the HLB value of the nonionic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00009
is the weight of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00010
is the weight of the nonionic emulsifier.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 부식방지제는 0.1 내지 0.5중량%의 농도로 첨가된다. In a preferred embodiment, the corrosion inhibitor is added in a concentration of 0.1 to 0.5% by weight.

또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 유화산조성물 또는 상술된 어느 하나의 제조방법으로 제조된 유화산조성물을 탄산염암저류층에 주입하는 단계;를 포함하는 탄산염암 저류층의 암체 산처리 공법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for acid treatment of a rock body of a carbonate rock storage, comprising the step of injecting any one of the above-mentioned emulsified acid composition or the emulsified acid composition prepared by any one of the above-mentioned manufacturing methods into the carbonate rock storage layer. .

바람직한 실시예에 있어서, 상기 유화산조성물은 상기 탄산염암저류층에서 확산속도가 염산 대비 3,410배 이상 느린 것이다. In a preferred embodiment, in the emulsified acid composition, the diffusion rate in the carbonate rock storage layer is 3,410 times slower than that of hydrochloric acid.

상술된 본 발명의 유화산조성물에 의하면 염산의 농도, 산-오일 비율(acid-oil ratio), 2가지 이상의 유화제 특정, 유화제 혼합 비율 및 유화제 농도 등을 조절하여 유화산조성물의 제조 및 운반을 위해 필요한 상온에서의 24시간 이상 안정성 및 탄산염암 저류층 내 유체의 주입을 위해 필요한 고온(70℃ 이상)에서의 4시간 이상 안정성을 확보하여 성공적인 탄산염암저류층 암체 산처리 공법 수행이 가능하다. According to the emulsified acid composition of the present invention described above, the concentration of hydrochloric acid, acid-oil ratio, specification of two or more emulsifiers, emulsifier mixing ratio and emulsifier concentration, etc. are adjusted to prepare and transport the emulsified acid composition. It is possible to perform a successful acid treatment method for carbonate rock reservoirs by securing stability at room temperature for 24 hours or more and stability for 4 hours or more at high temperature (70° C. or higher) required for fluid injection in carbonate rock reservoirs.

또한, 본 발명의 탄산염암저류층 암체 산처리 공법에 의하면 상온 및 고온에서의 안정성이 모두 확보된 새로운 조성의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물을 탄산염암저류층에 주입하면 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암에서 효과적인 산-암석 반응지연효과를 통해 석유개발 현장에서 탄산염암 저류층에 천천히 주입되면서 긴 거리까지 장시간 작용하므로 생산성을 증진시킬 수 있다.In addition, according to the acid treatment method of the carbonate rock storage bed of the present invention, when the emulsified acid composition for acid treatment of the carbonate rock storage layer of a new composition that has secured stability at both room temperature and high temperature is injected into the carbonate rock storage layer, the permeability is low or heterogeneous Through the effective acid-rock reaction delay effect in carbonate rock, it is slowly injected into the carbonate rock reservoir at the petroleum development site and acts over a long distance, thus improving productivity.

본 발명의 이러한 기술적 효과들은 이상에서 언급한 범위만으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 실시를 위한 구체적 내용의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 효과 역시 당연히 포함된다.These technical effects of the present invention are not limited only to the range mentioned above, and even if not explicitly mentioned, the effect of the invention that can be recognized by those of ordinary skill in the art from the description of the specific content for the implementation of the invention to be described later is also of course included

도 1은 유화제의 표면 배열 형태를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유화산조성물의 제조방법의 일 구현예를 나타낸 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 CTAB으로 제조한 유화산조성물의 안정성 시험결과로서 각각 DROP LET TEST결과와 분리시험을 보여주는 사진들이다.
도 4a 및 도 4b는 SPAN 80으로 제조한 유화산조성물의 안정성 시험결과로서 각각 DROP LET TEST결과와 분리시험을 보여주는 사진들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 15 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적 시험을 수행한 결과로서, HLB 값과 유화제의 농도에 따른 유화산조성물 액적의 형태를 사진으로 나타낸 것이다.
도 6은 22 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적 시험을 수행한 결과로서, HLB 값과 유화제의 농도에 따른 유화산조성물 액적의 형태를 사진으로 나타낸 것이다.
도 7은 28 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적 시험을 수행한 결과로서, HLB 값과 유화제의 농도에 따른 유화산조성물 액적의 형태를 사진으로 나타낸 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 유화산조성물에 포함되는 2가지 유화제의 최적 혼합 비율을 도출하기 위한 상분리 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 도출된 2가지 유화제의 최적 혼합 비율에 따라 염산의 농도 및 산-오일 비율에 따른 유화산조성물의 최적 제조 조건을 도출하기 위해 상온과 고온에서 상분리실험을 수행하여 얻어진 유화제농도에 따른 최종 상대부피 그래프를 나타낸 것이다.
도 10a는 본 발명의 유화산조성물의 겉보기 점성도를 측정한 결과를 도시한 그래프이고, 도 10b는 본 발명의 유화산조성물의 경험적함수값을 산출한 결과그래프이다.
도 11a 내지 도 11c는 RDA 실험 전과 후의 암석 디스크를 비교한 사진이고, 도 11d는 산의 종류 및 회전속도에 따른 중량감소율(%)을 나타낸 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 기울기 계산 기준으로 도 12a는 20분 동안의 석회석 용출률을 타나낸 그래프이고, 도 12b는 10분 동안의 석회석 용출률을 나타낸 그래프이며, 도 12c 및 도 12d는 각각 백운암의 용해율 및 백악암의 용해율을 나타낸 것이다.
도 13은 탄산염암에서 염산과 유화산조성물의 반응성을 비교하기 위해 용해도 산출 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 산출한 F 함수 값을 디스크 회전속도에 관한 관계식(

Figure 112022026003762-pat00011
)과의 그래프로 나타낸 것이다.1 is a schematic diagram showing the surface arrangement of an emulsifier.
2 is a flowchart showing an embodiment of a method for preparing an emulsified acid composition according to an embodiment of the present invention.
3a and 3b are photographs showing the results of the DROP LET TEST and the separation test, respectively, as the stability test results of the emulsified acid composition prepared with CTAB.
4a and 4b are photographs showing the results of the DROP LET TEST and the separation test as the stability test results of the emulsified acid composition prepared with SPAN 80, respectively.
5 is a result of preparing an emulsified acid composition using 15 wt% hydrochloric acid according to another embodiment of the present invention and performing a droplet test, showing the shape of the droplet of the emulsified acid composition according to the HLB value and the concentration of the emulsifier. will be.
6 is a result of preparing an emulsified acid composition using 22 wt% hydrochloric acid and performing a droplet test, and shows the shape of droplets of the emulsified acid composition according to the HLB value and the concentration of the emulsifier in a photograph.
7 is a result of preparing an emulsified acid composition using 28 wt% hydrochloric acid and performing a droplet test, showing the shape of droplets of the emulsified acid composition according to the HLB value and the concentration of the emulsifier in a photograph.
8A to 8C are graphs showing the results of a phase separation experiment for deriving an optimal mixing ratio of two emulsifiers included in the emulsified acid composition of the present invention.
9a to 9c show the emulsifier concentration obtained by performing a phase separation experiment at room temperature and high temperature to derive the optimal manufacturing conditions of the emulsified acid composition according to the concentration of hydrochloric acid and the acid-oil ratio according to the derived optimal mixing ratio of the two emulsifiers. The final relative volume graph according to
10a is a graph showing the result of measuring the apparent viscosity of the emulsified acid composition of the present invention, and FIG. 10b is a graph showing the result of calculating the empirical function value of the emulsified acid composition of the present invention.
11A to 11C are photographs comparing the rock disks before and after the RDA experiment, and FIG. 11D is a graph showing the weight reduction rate (%) according to the type of acid and the rotation speed.
12a and 12b are graphs showing the limestone dissolution rate for 20 minutes, FIG. 12b is a graph showing the limestone dissolution rate for 10 minutes, and FIGS. 12c and 12d are respectively the dissolution rate of dolomite and It shows the dissolution rate of chalk rock.
13 is a graph showing the solubility calculation results in order to compare the reactivity of hydrochloric acid and emulsified acid compositions in carbonate rocks.
14 is a relational expression (
Figure 112022026003762-pat00011
) is shown graphically.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. As for the terms used in the present invention, general terms that are currently widely used are selected as possible, but in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant. So the meaning must be understood.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention. does not

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the description of the invention is present, but one or more other It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 특히, 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등이 사용되는 경우 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되는 것으로 해석될 수 있다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description. In particular, when the terms "about", "substantially", etc. of degree are used, they may be construed as being used in a sense at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented. .

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal precedence is described with 'after', 'following', 'after', 'before', etc. This includes cases that are not continuous unless this is used.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numbers used to describe the invention throughout the specification refer to like elements.

본 발명의 기술적 특징은 염산의 농도, 산-오일 비율(acid-oil ratio), 2가지 이상의 유화제 특정, 유화제 혼합 비율 및 유화제 농도 등을 조절하여 유화산조성물의 제조 및 운반을 위해 필요한 상온에서의 24시간 이상 안정성 및 탄산염암 저류층 내 유체의 주입을 위해 필요한 고온(70℃ 이상)에서의 4시간 이상 안정성을 확보하여 성공적인 탄산염암저류층 암체 산처리 공법 수행이 가능한 새로운 조성의 유화산조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다. The technical characteristics of the present invention are the concentration of hydrochloric acid, acid-oil ratio, specification of two or more emulsifiers, the mixing ratio of the emulsifier and the concentration of the emulsifier at room temperature necessary for the production and transport of the emulsified acid composition. An emulsified acid composition of a new composition capable of successfully carrying out the acid treatment method of the carbonate rock reservoir by securing stability for more than 24 hours and stability at high temperature (over 70℃) for more than 4 hours for injection of fluid in the carbonate rock reservoir and its manufacture It's about providing a way.

즉, 본 발명에서는 상온과 고온에서의 안정성을 모두 확보하기 위해 혼합 유화제 기반 유화산조성물을 제조하고, 안정성 평가를 수행하여 염산의 농도, 산-오일 비율(acid-oil ratio), 유화제 혼합 비율 및 유화제 농도에 대한 최적 비율을 도출함으로써, 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암에 주입되면 효과적인 산-암석 반응지연효과를 통해 생산성이 향상된 탄산염암저류층 암체 산처리 공법 수행이 가능하기 때문이다.That is, in the present invention, in order to ensure stability at both room temperature and high temperature, a mixed emulsifier-based emulsified acid composition is prepared, and stability evaluation is performed to determine the concentration of hydrochloric acid, acid-oil ratio, emulsifier mixing ratio and By deriving the optimal ratio to the emulsifier concentration, when injected into carbonate rocks with low permeability or heterogeneity, it is possible to carry out the acid treatment method of carbonate rock reservoirs with improved productivity through an effective acid-rock reaction delay effect.

따라서, 본 발명의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물은 염산수용액 및 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 포함한다. Therefore, the emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock reservoirs of the present invention contains an aqueous hydrochloric acid solution and a mixed emulsifier diesel solution in an amount of 65 to 75% by volume: 25 to 35% by volume.

여기서, 염산수용액 및 혼합유화제디젤용액의 부피비는 염산의 함유량 및 유화산조성물의 안정성과 점성도에 영향을 미치는 인자로서 후술하는 바와 같이 실험적으로 적절한 비율을 도출하여 결정된 것이다. 즉 염산수용액의 부피가 65부피%미만이고 혼합유화제디젤용액의 부피가 35부피%를 초과하면 유화산조성물의 상분리가 빠르게 일어나 안정성이 낮은 문제가 있고, 염산수용액의 부피가 75부피%를 초과하고 혼합유화제디젤용액의 부피가 25부피% 미만이면 수상을 감쌀 유상의 양이 충분하지 않아 조성물의 균질한 혼합이 불가능한 문제가 있었다. Here, the volume ratio of the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution is a factor affecting the content of hydrochloric acid and the stability and viscosity of the emulsified acid composition. As will be described later, it is determined by deriving an appropriate ratio experimentally. That is, if the volume of the aqueous hydrochloric acid solution is less than 65% by volume and the volume of the mixed emulsifier diesel solution exceeds 35% by volume, the phase separation of the emulsified acid composition occurs rapidly and there is a problem with low stability, and the volume of the aqueous hydrochloric acid solution exceeds 75% by volume, If the volume of the mixed emulsifier diesel solution is less than 25% by volume, there is a problem in that the amount of the oil phase to cover the aqueous phase is not sufficient, so that it is impossible to homogeneously mix the composition.

특히, 염산수용액에서 염산의 농도는 현장에서의 생산 운영비용과 웜홀 생성의 효율을 결정하는데, 실험적으로 5중량% 내지 20중량%가 가장 우수한 효율을 나타냈다. 염산의 농도가 5중량%미만이면 저류층과 충분히 반응하지 못하여 웜홀 생성 효율이 떨어지는 문제가 있고 염산의 농도가 20중량%를 초과하면 상분리가 빠르게 일어나 안정성을 확보하지 못하는 문제가 발생하기 때문이다. In particular, the concentration of hydrochloric acid in the hydrochloric acid solution determines the production operating cost and the efficiency of wormhole generation in the field. Experimentally, 5 wt% to 20 wt% showed the best efficiency. If the concentration of hydrochloric acid is less than 5% by weight, there is a problem that the wormhole generation efficiency is lowered because it does not sufficiently react with the storage layer.

혼합유화제디젤용액은 디젤을 용매로 하여 2가지 이상의 유화제가 용해된 용액으로서, 혼합유화제의 농도는 유화산조성물의 점성도 및 유체 안정성을 결정하는 중요한 요인으로서 2중량% 내지 3중량%일 수 있다. 혼합유화제의 농도가 2중량%미만이면 시간에 따른 에멀젼의 안정성이 낮아져 상분리가 빠르게 일어나는 문제가 있고 혼합유화제의 농도가 3중량%를 초과하면 유화산조성물의 점성도가 높아지고, 유화산조성물의 점성도가 높아지면 주입 압력이 증가하게 되는데 이는 저류층에 유체의 주입 시 지층의 파쇄압보다 더 높은 압력을 가하게 되어 암체가 파쇄되고 공법이 실패하는 문제가 발생하기 때문이다. The mixed emulsifier diesel solution is a solution in which two or more emulsifiers are dissolved using diesel as a solvent, and the concentration of the mixed emulsifier is an important factor determining the viscosity and fluid stability of the emulsified acid composition. It may be 2 wt% to 3 wt%. When the concentration of the mixed emulsifier is less than 2% by weight, the stability of the emulsion over time is lowered and there is a problem that the phase separation occurs quickly. When the concentration of the mixed emulsifier exceeds 3% by weight, the viscosity of the emulsified acid composition increases, When it increases, the injection pressure increases. This is because when the fluid is injected into the reservoir, a higher pressure is applied than the crushing pressure of the stratum, which causes the rock bodies to be crushed and the construction method to fail.

혼합유화제는 서로 다른 종류의 유화제를 2가지 이상 혼합한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다른 두 종류 이상의 유화제를 HLB 값이 3에서 6 사이가 되도록 혼합하여 사용 시 W/O 에멀젼 형성에 용이할 뿐만 아니라, 에멀젼 계면에 유화제들의 배치가 촘촘해지며 시간에 따른 안정성이 높아지게 되기 때문이다. 유화제의 중요한 특징인 HLB 값은 유화제의 친수성 또는 친유성 정도를 나타내는 특성으로, 1에 가까울수록 친유성, 20에 가까울수록 친수성을 나타내며 에멀젼의 형태(W/O emulsion, O/W emulsion)를 결정한다. HLB 값 범위에 따라 사용해야 하는 유화제의 사용 용도가 결정되며, W/O 에멀젼 제조를 위해서는 HLB 값을 고려하여 적합한 유화제를 선택하여야 한다.A mixed emulsifier is a mixture of two or more different types of emulsifiers, and as shown in FIG. 1, two or more different types of emulsifiers are mixed so that the HLB value is between 3 and 6, making it easy to form a W/O emulsion. This is because the arrangement of the emulsifiers at the emulsion interface becomes dense and the stability over time increases. The HLB value, an important characteristic of an emulsifier, is a characteristic indicating the degree of hydrophilicity or lipophilicity of the emulsifier. The closer to 1, the more lipophilic, the closer to 20, the more hydrophilic, and it determines the emulsion type (W/O emulsion, O/W emulsion). do. The use of the emulsifier to be used is determined according to the HLB value range, and an appropriate emulsifier should be selected in consideration of the HLB value for W/O emulsion production.

본 발명의 혼합유화제는 특히 양이온성유화제와 비이온성유화제가 일정비율로 혼합된 것일 수 있는데, 양이온성유화제와 비이온성유화제는 공지된 모든 물질이 사용될 수 없고 일정특성을 만족해야 한다. 즉 양이온성 유화제는 상온에서 유화산의 안전성을 높이는 성질이 있는 것으로 일 구현예로서 CTAB(cetyl trimethylammonium bromide)와 같이 긴 알킬(Alkyl) 사슬을 가지고 있는 암모늄계열로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 양이온성 유화제로 중 CTAB (cetyl trimethyl ammonium bromide)는 HLB 값이 높아 유화산 산처리 공법에 사용이 불가능한 O/W 에멀젼을 형성하지만, 상온에서 유화산의 안전성을 높이는 성질이 있다. 비이온성유화제는 고온에서 에멀젼의 안정성을 확보할 수 있는 특성을 갖는 것으로 일 구현예로 비이온성 계면활성제인 소르비탄 모노올리에이트(sorbitan monooleate:SPAN 80) 일 수 있다. 즉 비이온성 유화제 중 SPAN 80은 상온에서 에멀젼의 안정성이 낮지만, HLB 값이 4.3으로 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼을 형성하며 고온에서 에멀젼의 안정성을 확보하는 장점이 있기 때문이다. In particular, the mixed emulsifier of the present invention may be a mixture of a cationic emulsifier and a nonionic emulsifier in a certain ratio, but all known materials cannot be used for the cationic emulsifier and the nonionic emulsifier, and certain characteristics must be satisfied. That is, the cationic emulsifier has a property of increasing the stability of the emulsified acid at room temperature. As an embodiment, it may be any one selected from the group consisting of ammonium series having a long alkyl (Alkyl) chain, such as CTAB (cetyl trimethylammonium bromide). have. Among cationic emulsifiers, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) forms an O/W emulsion that cannot be used in the emulsified acid acid treatment method due to its high HLB value, but has the property to increase the safety of emulsified acids at room temperature. The nonionic emulsifier has a property to ensure the stability of the emulsion at high temperatures, and in one embodiment, may be a nonionic surfactant, sorbitan monooleate (SPAN 80). That is, among nonionic emulsifiers, SPAN 80 has low emulsion stability at room temperature, but has an HLB value of 4.3, which forms a W/O emulsion suitable for the emulsification acid acid treatment method, and has the advantage of securing the stability of the emulsion at high temperatures.

본 발명의 혼합유화제는 양이온성유화제와 비이온성유화제가 하기 수학식1에서 결정되는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)value가 5.0 내지 5.5가 되는 비율로 혼합되는 것일 수 있다. 이와 같이 유화제의 혼합 비율인 HLB 값은 에멀젼의 형태를 결정하는 중요한 인자로서 HLB 값을 3에서 6으로 설정할 때 W/O 유화산조성물이 형성되는데, 실험적으로 본 발명의 유화산조성물에서 안정한 W/O 유화산조성물을 형성하는 HLB 값은 5.0 내지 5.5였다. 즉, HLB 값이 5,0미만이면 에멀젼의 안정성이 낮아져 상분리 현상이 빠르게 발생하는 문제가 있고 5.5를 초과하면 유화산 산처리 공법에 적합하지 않은 O/W 유화산조성물이 형성되는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. The mixed emulsifier of the present invention may be one in which the cationic emulsifier and the nonionic emulsifier are mixed at a ratio such that the HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value determined by the following Equation 1 is 5.0 to 5.5. As such, the HLB value, which is the mixing ratio of the emulsifier, is an important factor determining the shape of the emulsion. When the HLB value is set from 3 to 6, a W/O emulsified acid composition is formed. The HLB value forming the O emulsion acid composition was 5.0 to 5.5. That is, if the HLB value is less than 5.0, the stability of the emulsion is lowered and there is a problem that the phase separation phenomenon occurs quickly. because there is

[수학식1][Equation 1]

Figure 112022026003762-pat00012
Figure 112022026003762-pat00012

여기서,

Figure 112022026003762-pat00013
는 양이온성유화제의 HLB 값,
Figure 112022026003762-pat00014
는 비이온성유화제의 HLB 값이며,
Figure 112022026003762-pat00015
는 양이온성유화제의 무게,
Figure 112022026003762-pat00016
는 비이온성유화제의 무게이다. here,
Figure 112022026003762-pat00013
is the HLB value of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00014
is the HLB value of the nonionic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00015
is the weight of the cationic emulsifier,
Figure 112022026003762-pat00016
is the weight of the nonionic emulsifier.

필요한 경우, 본 발명의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물은 부식방지제를 0.3 내지 0.5중량% 농도로 더 포함할 수 있는데, 기존의 산처리 공법은 생산설비의 부식성이 매우 높기 때문에 이를 방지하고자 대량의 부식방지제(corrosion inhibitor)를 반드시 사용해야 하는 한계를 극복한 것이다. 다시 말해 본 발명의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물은 탄산염암저류층에 주입 시 유상인 디젤이 수상인 염산을 감싼 형태로 인해 생산설비의 부식성이 낮지만 상술된 바와 같이 소량의 부식방지제를 포함하게 되면 H+ 이온과 금속 표면 사이의 상호 작용을 막아 부식을 방지하므로 생산설비의 내구성을 보다 향상시킬 수 있기 때문이다. 부식방지제는 염산과 호환성이 좋기만 하면 제한되지 않지만, 일 구현예로서 프로파질 알코올과 같이 프로파질(propargyl)기를 함유하는 화합물 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. If necessary, the emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage layer of the present invention may further contain a corrosion inhibitor at a concentration of 0.3 to 0.5 wt %. It overcomes the limitation of using a corrosion inhibitor. In other words, the emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage of the present invention has low corrosiveness of production facilities due to the form in which diesel, which is oil phase, wraps hydrochloric acid, which is aqueous phase, when injected into carbonate rock storage, but contains a small amount of corrosion inhibitor as described above. This is because the durability of production facilities can be further improved by preventing corrosion by preventing the interaction between H+ ions and the metal surface. The preservative is not limited as long as it has good compatibility with hydrochloric acid, but in one embodiment, it may be any one selected from the group of compounds containing a propargyl group, such as propargyl alcohol.

상술된 조성을 갖는 본 발명의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물은 상온에서 24시간 이상 안정하고, 70℃ 내지 120℃에서 4시간 이상 안정한 특성을 갖는다.The emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock storage layer of the present invention having the above-described composition is stable at room temperature for 24 hours or more, and is stable at 70° C. to 120° C. for 4 hours or more.

다음으로, 본 발명의 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법은 염산수용액을 준비하는 단계; 혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계; 및 상기 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 혼합하여 교반하는 단계;를 포함한다. Next, the method for preparing an emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock storage layer of the present invention comprises the steps of preparing an aqueous hydrochloric acid solution; Preparing a mixed emulsifier diesel solution; and mixing the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution at 65 to 75 vol%: 25 to 35 vol% and stirring.

염산수용액을 준비하는 단계는 염산의 농도가 5중량% 내지 20중량%가 되도록 순도가 20중량%를 초과하는 염산을 탈이온수로 희석함으로써 수행될 수 있다. 염산은 가격이 저렴하고 탄산염암과의 호환성이 좋은 산으로, 염산의 농도는 현장에서의 생산 운영비용과 웜홀 생성의 효율을 결정한다. 암체 산처리 공법 수행 시 산의 농도가 지나치게 높을 경우 생산설비를 손상시켜 부식방지제와 같은 첨가제(additives)로 인해 추가비용이 발생하고 생산 운영비용이 증가하지만, 반대로 염산의 농도가 낮을 경우 저류층과 충분히 반응하지 못하여 웜홀 생성 효율이 떨어지므로 이를 고려하여 적절하여 염산수용액의 농도를 결정할 수 있다. The step of preparing the aqueous hydrochloric acid solution may be performed by diluting hydrochloric acid having a purity exceeding 20 wt% with deionized water so that the concentration of hydrochloric acid is 5 wt% to 20 wt%. Hydrochloric acid is an acid that is inexpensive and has good compatibility with carbonate rocks. The concentration of hydrochloric acid determines the production and operation cost in the field and the efficiency of wormhole creation. If the concentration of acid is too high during the rock body acid treatment method, it damages the production facilities and causes additional costs due to additives such as corrosion inhibitors and increases production and operation costs. On the contrary, if the concentration of hydrochloric acid is low, Since it cannot react, the efficiency of wormhole generation is lowered, so the concentration of the hydrochloric acid solution can be determined appropriately considering this.

혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계는 디젤에 혼합유화제를 그 농도가 1중량% 내지 3중량%가 되도록 첨가하고 상온에서 저속으로 교반하는 1차교반단계; 및 상기 1차교반단계에서 혼합유화제가 용해된 디젤을 고속으로 교반하는 2차교반단계;를 포함할 수 있다. 1차교반단계는 상온에서 자력 교반기를 이용하여 200 내지 400 rpm으로 교반하여 수행될 수 있고, 2차교반단계는 15000 내지 20000rpm으로 교반하여 수행될 수 있다. 혼합유화제에 대해서는 상술된 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The step of preparing the mixed emulsifier diesel solution comprises: a first stirring step of adding the mixed emulsifier to diesel so that the concentration thereof is 1% to 3% by weight and stirring at a low speed at room temperature; and a secondary stirring step of stirring the diesel in which the mixed emulsifier is dissolved in the first stirring step at high speed. The first stirring step may be performed by stirring at 200 to 400 rpm using a magnetic stirrer at room temperature, and the second stirring step may be performed by stirring at 15000 to 20000 rpm. Since the mixed emulsifier has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 혼합하여 교반하는 단계는 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 적절한 산-오일 비율이 되도록 65~75부피% : 25~35부피%로 혼합한 다음 각 성분들이 균질하게 혼합될 수 있도록 18,000 rpm이상의 빠른 속도로 교반하여 수행될 수 있다. 즉, 유화산조성물 제조에 있어 회전 속도가 비교적 낮은 자력 교반기를 사용할 경우에는 시간에 따른 에멀젼의 안정성이 급격히 떨어지게 지지만 이에 반해 18,000 rpm (revolution per minute) 이상의 회전 속도를 가지는 고성능 혼합기(blender)를 사용하여 빠른 속도로 일정 시간 동안 에멀젼을 교반하면 안정한 유화산을 제조하기 유리하였기 때문이다. The step of mixing and stirring the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution at 65-75 vol%: 25-35 vol% is 65-75 vol%: 25-35 vol% so that the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution have an appropriate acid-oil ratio. After mixing in volume %, it can be carried out by stirring at a high speed of 18,000 rpm or more so that each component can be mixed homogeneously. That is, when using a magnetic stirrer with a relatively low rotational speed in the preparation of the emulsified acid composition, the stability of the emulsion decreases rapidly over time, but on the other hand, a high-performance mixer having a rotational speed of 18,000 rpm (revolution per minute) or more is used. This is because it is advantageous to prepare a stable emulsified acid by stirring the emulsion for a certain period of time at a high speed.

필요한 경우 염산수용액에 부식방지제를 첨가하여 교반하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이 때, 부식방지제는 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 혼합하기 전에 염산수용액에 더 첨가하여 200 내지 400rpm으로 교반하여 첨가될 수 있는데, 즉 유화산조성물의 확산장벽에도 불구하고 생산설비의 부식을 완전히 방지하지 못하므로, 유화산조성물을 제조할 때 염산과 상용성이 우수한 0.1 wt% ~ 0.5 wt%의 부식방지제를 첨가하여 H+ 이온과 금속 표면 사이의 상호 작용을 막아 부식을 방지할 수 있기 때문이다. If necessary, adding a corrosion inhibitor to the aqueous hydrochloric acid solution and stirring; may be further included. At this time, the corrosion inhibitor can be added to the hydrochloric acid aqueous solution before mixing the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution and stirred at 200 to 400 rpm, that is, the corrosion of the production equipment is completely prevented despite the diffusion barrier of the emulsified acid composition. This is because it is possible to prevent corrosion by preventing the interaction between H+ ions and the metal surface by adding 0.1 wt% to 0.5 wt% of a corrosion inhibitor, which has excellent compatibility with hydrochloric acid, when preparing an emulsified acid composition. .

다음으로, 본 발명의 탄산염암 저류층의 암체 산처리 공법은 상술된 어느 하나의 유화산조성물 또는 상술된 어느 하나의 제조방법으로 제조된 유화산조성물을 탄산염암저류층에 주입하는 단계;를 포함한다. 여기서, 유화산조성물은 탄산염암저류층에서 확산계수가 염산 대비 3,410배 이상 낮은데, 최대 50,600배 이상 낮은 확산계수를 갖는다. 따라서 본 발명의 유화산조성물을 사용하여 탄산염암 저류층의 암체 산처리 공법을 수행하게 되면, 산-암석 반응지연효과를 통해 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암 저류층에 천천히 주입되면서 긴 거리까지 장시간 작용하므로 석유개발 현장에서 투과도를 증진시킬 수 있다.Next, the rock acid treatment method of the carbonate rock storage layer of the present invention comprises the step of injecting any one of the above-mentioned emulsified acid composition or the emulsified acid composition prepared by any one of the above-mentioned manufacturing methods into the carbonate rock storage layer. Here, the emulsified acid composition has a diffusion coefficient that is at least 3,410 times lower than that of hydrochloric acid in the carbonate rock reservoir, and has a diffusion coefficient that is at most 50,600 times lower than that of hydrochloric acid. Therefore, when the emulsified acid composition of the present invention is used to perform the rock acid treatment method of the carbonate rock reservoir, it is slowly injected into the carbonate rock reservoir with low permeability or heterogeneity through the acid-rock reaction delay effect and acts for a long time up to a long distance. Therefore, it is possible to improve the permeability at the oil development site.

실시예 1 Example 1

도 2에 도시된 흐름도에 따라 다음과 같이 유화산조성물1을 제조하였다.According to the flowchart shown in FIG. 2, an emulsified acid composition 1 was prepared as follows.

1. 염산수용액 준비단계1. Preparation of hydrochloric acid solution

순도가 35 wt%인 염산을 탈이온수(deionized water, DIW)로 희석하여 15 wt%의 염산 수용액을 제조하였다.A 15 wt% aqueous hydrochloric acid solution was prepared by diluting hydrochloric acid having a purity of 35 wt% with deionized water (DIW).

2. 부식방지제 첨가단계2. Addition of corrosion inhibitor

제조한 염산수용액에 propargyl alcohol 0.3 wt%를 첨가하고 자력 교반기를 사용하여 상온에서 300 rpm으로 10분간 교반시켜 부식방지제가 첨가된 염산수용액을 제조하였다.0.3 wt% of propargyl alcohol was added to the prepared hydrochloric acid solution and stirred at room temperature at 300 rpm for 10 minutes using a magnetic stirrer to prepare an aqueous hydrochloric acid solution with a corrosion inhibitor added thereto.

3. 혼합유화제디젤용액 준비단계3. Preparation of mixed emulsifier diesel solution

(1)혼합유화제(1) Mixed emulsifier

양이온성 유화제로 CTAB(Sigma-Aldrich社), 비이온성 유화제로 SPAN 80(Sigma- Aldrich社)를 준비한 후 혼합유화제의 농도가 1중량%이고, HLB값이 4.5에서 6.5가 되도록 상기 수학식 1에 따라 계산된 하기 표 1에 따라 HLB값이 5.0이 되는 CTAB 0.123중량% 및 SPAN 80 0.877중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비하였다.After preparing CTAB (Sigma-Aldrich) as a cationic emulsifier and SPAN 80 (Sigma-Aldrich) as a nonionic emulsifier, the concentration of the mixed emulsifier is 1% by weight, and the HLB value is 4.5 to 6.5. A mixed emulsifier was prepared by mixing 0.123% by weight of CTAB and 0.877% by weight of SPAN 80 having an HLB value of 5.0 according to Table 1 calculated according to the following.

HLB valueHLB value CTAB (wt%)CTAB (wt%) SPAN 80 (wt%)SPAN 80 (wt%) SUM (wt%)SUM (wt%) 4.54.5 0.0350.035 0.9650.965 1.01.0 5.05.0 0.1230.123 0.8770.877 5.55.5 0.2100.210 0.7900.790 6.06.0 0.3000.300 0.7000.700 6.56.5 0.3860.386 0.6140.614

(2)1차교반단계(2) 1st stirring step

디젤용액에 혼합유화제(CTAB 0.123중량% 및 SPAN 80 0.877중량%) 1중량%를 첨가하고 상온에서 자력 교반기를 이용하여 300 rpm으로 교반하여 1차교반단계를 수행하였다.1 wt% of a mixed emulsifier (CTAB 0.123 wt% and SPAN 80 0.877 wt%) was added to the diesel solution and stirred at 300 rpm using a magnetic stirrer at room temperature to perform a first stirring step.

(2)2차교반단계(2) Second stage of stirring

혼합유화제가 용해된 디젤용액을 상온에서 워어링 혼합기를 활용하여 18,000 rpm의 빠른 속도로 5분간 교반시켜 혼합유화제디젤용액을 제조하였다.A mixed emulsifier diesel solution was prepared by stirring the diesel solution in which the mixed emulsifier was dissolved at a high speed of 18,000 rpm for 5 minutes using a waring mixer at room temperature.

4. 유화산조성물 준비단계4. Preparation of emulsified acid composition

준비된 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 70부피%:30부피%로 혼합하고 상온에서 18,000 rpm의 빠른 속도로 10분간 교반시켜 유화산조성물1(Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 1wt%)을 제조하였다.The prepared hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution were mixed at 70% by volume: 30% by volume and stirred at room temperature at a high speed of 18,000 rpm for 10 minutes to form emulsified acid composition 1 (Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 1wt%). ) was prepared.

실시예 2Example 2

혼합유화제의 농도가 1.5중량%이고, HLB값이 5.0이 되는 CTAB 0.1845중량% 및 SPAN 80 1.3155중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물2(Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 1.5wt%)를 제조하였다.Emulsified acid composition 2 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.1845% by weight of CTAB and 1.3155% by weight of SPAN 80 with a concentration of 1.5% by weight and an HLB value of 5.0. , 5.0, 70:30, 15wt%, 1.5wt%) were prepared.

실시예 3Example 3

혼합유화제의 농도가 2중량%이고, HLB값이 5.0이 되는 CTAB 0.246중량% 및 SPAN 80 1.754중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물3(Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 2wt%)을 제조하였다.Emulsified acid composition 3 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.246% by weight of CTAB and 1.754% by weight of SPAN 80 having an HLB value of 5.0 and a concentration of 2% by weight of the mixed emulsifier. , 5.0, 70:30, 15wt%, 2wt%) were prepared.

실시예 4Example 4

혼합유화제의 농도가 2.5중량%이고, HLB값이 5.0이 되는 CTAB 0.3075중량% 및 SPAN 80 2.1925중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물4(Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 2.5wt%)를 제조하였다.Emulsified acid composition 4 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.3075% by weight of CTAB and 2.1925% by weight of SPAN 80 having an HLB value of 5.0 and a concentration of 2.5% by weight of the mixed emulsifier. , 5.0, 70:30, 15 wt%, 2.5 wt%) were prepared.

실시예 5Example 5

혼합유화제의 농도가 3중량%이고, HLB값이 5.0이 되는 CTAB 0.369중량% 및 SPAN 80 2.631중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물5(Case 1, 5.0, 70:30, 15wt%, 3wt%)를 제조하였다.Emulsified acid composition 5 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the mixed emulsifier was 3% by weight, and the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.369% by weight of CTAB and 2.631% by weight of SPAN 80 having an HLB value of 5.0. , 5.0, 70:30, 15wt%, 3wt%) were prepared.

실시예 6Example 6

혼합유화제의 농도가 1중량%이고, HLB값이 5.5가 되는 CTAB 0.210중량% 및 SPAN 80 0.790%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물6(Case 1, 5.5, 70:30, 15wt%, 1wt%)을 제조하였다.Emulsified acid composition 6 (Case 1, 5.5, 70:30, 15 wt%, 1 wt%) were prepared.

실시예 7Example 7

혼합유화제의 농도가 1.5중량%이고, HLB값이 5.5가 되는 CTAB 0.315중량% 및 SPAN 80 1.185중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물7(Case 1, 5.5, 70:30, 15wt%, 1.5wt%)을 제조하였다.Emulsified acid composition 7 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.315 wt% of CTAB and 1.185 wt% of SPAN 80 having a concentration of 1.5 wt% and an HLB value of 5.5 , 5.5, 70:30, 15 wt%, 1.5 wt%) were prepared.

실시예 8Example 8

혼합유화제의 농도가 2중량%이고, HLB값이 5.5가 되는 CTAB 0.420중량% 및 SPAN 80 1.580중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물8(Case 1, 5.5, 70:30, 15wt%, 2wt%)을 제조하였다.Emulsified acid composition 8 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.420 wt% of CTAB and 1.580 wt% of SPAN 80 having a concentration of 2 wt% and an HLB value of 5.5 , 5.5, 70:30, 15wt%, 2wt%) were prepared.

실시예 9Example 9

혼합유화제의 농도가 2.5중량%이고, HLB값이 5.5가 되는 CTAB 0.525중량% 및 SPAN 80 1.975중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물9(Case 1, 5.5, 70:30, 15wt%, 2.5wt%)를 제조하였다.Emulsified acid composition 9 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.525 wt% of CTAB and 1.975 wt% of SPAN 80 having a concentration of 2.5 wt% and an HLB value of 5.5 , 5.5, 70:30, 15wt%, 2.5wt%) were prepared.

실시예 10Example 10

혼합유화제의 농도가 3중량%이고, HLB값이 5.5가 되는 CTAB 0.630중량% 및 SPAN 80 2.370중량%를 혼합하여 혼합유화제를 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 유화산조성물10(Case 1, 5.5, 70:30, 15wt%, 3wt%)을 제조하였다.Emulsified acid composition 10 (Case 1) in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the mixed emulsifier was 3% by weight, and the mixed emulsifier was prepared by mixing 0.630% by weight of CTAB and 2.370% by weight of SPAN 80 having an HLB value of 5.5. , 5.5, 70:30, 15wt%, 3wt%) were prepared.

비교예 1 내지 15Comparative Examples 1 to 15

하기 표 2와 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물1 내지 15를 얻었다. Comparative Example Compositions 1 to 15 were obtained in the same manner as in Example 1 except for having the composition shown in Table 2 below.

Figure 112022026003762-pat00017
Figure 112022026003762-pat00017

비교예 16 내지 40Comparative Examples 16 to 40

하기 표 3과 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물16 내지 40을 얻었다. Comparative Example Compositions 16 to 40 were obtained in the same manner as in Example 1, except for having the composition shown in Table 3 below.

SetSet CaseCase HLB valuesHLB values 혼합유화제농도(wt%)Mixed emulsifier concentration (wt%) 비고note Set 1Set 1 Case 2
- 염산수용액농도 22wt%
- 산-오일부피비 70:30
Case 2
- Hydrochloric acid solution concentration 22wt%
- Acid-Oil volume ratio 70:30
4.54.5 1One 비교예조성물16Comparative Example Composition 16
1.51.5 비교예조성물17Comparative Example Composition 17 22 비교예조성물18Comparative Example Composition 18 2.52.5 비교예조성물19Comparative Example Composition 19 33 비교예조성물20Comparative Example Composition 20 55 1One 비교예조성물21Comparative Example Composition 21 1.51.5 비교예조성물22Comparative Example Composition 22 22 비교예조성물23Comparative Example Composition 23 2.52.5 비교예조성물24Comparative Example Composition 24 33 비교예조성물25Comparative Example Composition 25 5.55.5 1One 비교예조성물26Comparative Example Composition 26 1.51.5 비교예조성물27Comparative Example Composition 27 22 비교예조성물28Comparative Example Composition 28 2.52.5 비교예조성물29Comparative Example Composition 29 33 비교예조성물30Comparative Example Composition 30 6 6 1One 비교예조성물31Comparative Example Composition 31 1.51.5 비교예조성물32Comparative Example Composition 32 22 비교예조성물33Comparative Example Composition 33 2.52.5 비교예조성물34Comparative Example Composition 34 33 비교예조성물35Comparative Example Composition 35 6.56.5 1One 비교예조성물36Comparative Example Composition 36 1.51.5 비교예조성물37Comparative Example Composition 37 22 비교예조성물38Comparative Example Composition 38 2.52.5 비교예조성물39Comparative Example Composition 39 33 비교예조성물40Comparative Example Composition 40

비교예 41 내지 65Comparative Examples 41 to 65

하기 표 4와 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물41 내지 65를 얻었다. Comparative Example Compositions 41 to 65 were obtained in the same manner as in Example 1 except for having the composition shown in Table 4 below.

SetSet CaseCase HLB valuesHLB values 혼합유화제농도(wt%)Mixed emulsifier concentration (wt%) 비고note Set 1Set 1 Case 3
- 염산수용액농도 28wt%
- 산-오일부피비 70:30
Case 3
- Hydrochloric acid solution concentration 28wt%
- Acid-Oil volume ratio 70:30
4.54.5 1One 비교예조성물41Comparative Example Composition 41
1.51.5 비교예조성물42Comparative Example Composition 42 22 비교예조성물43Comparative Example Composition 43 2.52.5 비교예조성물44Comparative Example Composition 44 33 비교예조성물45Comparative Example Composition 45 55 1One 비교예조성물46Comparative Example Composition 46 1.51.5 비교예조성물47Comparative Example Composition 47 22 비교예조성물48Comparative Example Composition 48 2.52.5 비교예조성물49Comparative Example Composition 49 33 비교예조성물50Comparative Example Composition 50 5.55.5 1One 비교예조성물51Comparative Example Composition 51 1.51.5 비교예조성물52Comparative Example Composition 52 22 비교예조성물53Comparative Example Composition 53 2.52.5 비교예조성물54Comparative Example Composition 54 33 비교예조성물55Comparative Example Composition 55 6 6 1One 비교예조성물56Comparative Example Composition 56 1.51.5 비교예조성물57Comparative Example Composition 57 22 비교예조성물58Comparative Example Composition 58 2.52.5 비교예조성물59Comparative Example Composition 59 33 비교예조성물60Comparative Example Composition 60 6.56.5 1One 비교예조성물61Comparative Example Composition 61 1.51.5 비교예조성물62Comparative Example Composition 62 22 비교예조성물63Comparative Example Composition 63 2.52.5 비교예조성물64Comparative Example Composition 64 33 비교예조성물65Comparative Example Composition 65

비교예 66 내지 75Comparative Examples 66 to 75

하기 표 5와 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물66 내지 75를 얻었다. Comparative Example Compositions 66 to 75 were obtained in the same manner as in Example 1 except for having the composition shown in Table 5 below.

SetSet CaseCase 산-오일부피비Acid-Oil Volume Ratio 혼합유화제농도(wt%)Mixed emulsifier concentration (wt%) 비고note Set 2Set 2 Case 4
- 염산수용액농도 15wt%
-HLB values 5
Case 4
- Hydrochloric acid solution concentration 15wt%
-HLB values 5
50:5050:50 1One 비교예조성물66Comparative Example Composition 66
1.51.5 비교예조성물67Comparative Example Composition 67 22 비교예조성물68Comparative Example Composition 68 2.52.5 비교예조성물69Comparative Example Composition 69 33 비교예조성물70Comparative Example Composition 70 60:4060:40 1One 비교예조성물71Comparative Example Composition 71 1.51.5 비교예조성물72Comparative Example Composition 72 22 비교예조성물73Comparative Example Composition 73 2.52.5 비교예조성물74Comparative Example Composition 74 33 비교예조성물75Comparative Example Composition 75 70:3070:30 1One 유화산조성물1Emulsified acid composition 1 1.51.5 유화산조성물2Emulsified acid composition 2 22 유화산조성물3Emulsified acid composition 3 2.52.5 유화산조성물4Emulsified acid composition 4 33 유화산조성물5Emulsified acid composition 5

비교예 76 내지 90Comparative Examples 76 to 90

하기 표 6과 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물76 내지 85를 얻었다. Comparative Example Compositions 76 to 85 were obtained in the same manner as in Example 1 except for having the composition shown in Table 6 below.

SetSet CaseCase 산-오일부피비Acid-Oil Volume Ratio 혼합유화제농도(wt%)Mixed emulsifier concentration (wt%) 비고note Set 2Set 2 Case 5
- 염산수용액농도 22wt%
-HLB values 5
Case 5
- Hydrochloric acid solution concentration 22wt%
-HLB values 5
50:5050:50 1One 비교예조성물76Comparative Example Composition 76
1.51.5 비교예조성물77Comparative Example Composition 77 22 비교예조성물78Comparative Example Composition 78 2.52.5 비교예조성물79Comparative Example Composition 79 33 비교예조성물80Comparative Example Composition 80 60:4060:40 1One 비교예조성물81Comparative Example Composition 81 1.51.5 비교예조성물82Comparative Example Composition 82 22 비교예조성물83Comparative Example Composition 83 2.52.5 비교예조성물84Comparative Example Composition 84 33 비교예조성물85Comparative Example Composition 85 70:3070:30 1One 비교예조성물21Comparative Example Composition 21 1.51.5 비교예조성물22Comparative Example Composition 22 22 비교예조성물23Comparative Example Composition 23 2.52.5 비교예조성물24Comparative Example Composition 24 33 비교예조성물25Comparative Example Composition 25

비교예 91 내지 105Comparative Examples 91 to 105

하기 표 7과 같은 조성을 갖는 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 비교예조성물86 내지 100을 얻었다. Comparative Example Compositions 86 to 100 were obtained in the same manner as in Example 1, except for having the composition shown in Table 7 below.

SetSet CaseCase 산-오일부피비Acid-Oil Volume Ratio 혼합유화제농도(wt%)Mixed emulsifier concentration (wt%) 비고note Set 2Set 2 Case 6
- 염산수용액농도 28wt%
-HLB values 5
Case 6
- Hydrochloric acid solution concentration 28wt%
-HLB values 5
50:5050:50 1One 비교예조성물86Comparative Example Composition 86
1.51.5 비교예조성물87Comparative Example Composition 87 22 비교예조성물88Comparative Example Composition 88 2.52.5 비교예조성물89Comparative Example Composition 89 33 비교예조성물90Comparative Example Composition 90 60:4060:40 1One 비교예조성물91Comparative Example Composition 91 1.51.5 비교예조성물92Comparative Example Composition 92 22 비교예조성물93Comparative Example Composition 93 2.52.5 비교예조성물94Comparative Example Composition 94 33 비교예조성물95Comparative Example Composition 95 70:3070:30 1One 비교예조성물46Comparative Example Composition 46 1.51.5 비교예조성물47Comparative Example Composition 47 22 비교예조성물48Comparative Example Composition 48 2.52.5 비교예조성물49Comparative Example Composition 49 33 비교예조성물50Comparative Example Composition 50

실험방법Experimental method

1. 액적 시험(droplet test)1. Droplet test

제조된 유화산조성물의 형태를 확인하기 위해 다음과 같이 액적시험을 수행할 수 있다. 100 ml 비이커에 탈이온수를 채운 후, 제조된 유화산조성물을 피펫을 이용하여 탈이온수에 떨어뜨린다. 유화산조성물 액적을 물에 떨어뜨렸을 때, 물에서 분리되지 않고 액적 모양을 그대로 유지하면 W/O 유화산조성물이 형성된 것으로 판단한다. 반대로 유화산조성물 액적이 형태를 유지하지 못하고 물에 분산되는 경우 수용성인 산이 연속상을 이룬 것으로, 이는 유화산 산처리 공법에 적합하지 않다. In order to confirm the form of the prepared emulsified acid composition, the droplet test can be performed as follows. After filling a 100 ml beaker with deionized water, the prepared emulsified acid composition is dropped into deionized water using a pipette. When a droplet of the emulsified acid composition is dropped into water, it is determined that the W/O emulsified acid composition is formed if the droplet shape is maintained without being separated from the water. Conversely, when droplets of the emulsified acid composition do not maintain their shape and are dispersed in water, the water-soluble acid forms a continuous phase, which is not suitable for the emulsified acid treatment method.

2.상분리 시험(separation test)2. Phase separation test

액적 시험을 통해 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼의 형태가 확인된 유화산조성물은 상온(25℃)과 고온(90℃)에서 상분리 시험을 진행한다. 현장적용에 있어 산과 오일의 분리를 방지하기 위해 유화산조성물의 온도와 시간에 대한 안정성 파악은 매우 중요하기 때문에 온도와 시간에 따른 상대부피(relative volume)를 측정하고 유화산조성물의 안정성을 파악한다. 상대부피는 전체 유체의 부피(total volume)에 대한 안정성을 유지하는 유화산(phase volume)의 부피의 비율을 나타낸 것으로, 다음의 수학식2과 같이 나타낼 수 있다. The emulsified acid composition, in which the form of a W/O emulsion suitable for the emulsified acid acid treatment method was confirmed through the droplet test, is subjected to a phase separation test at room temperature (25°C) and high temperature (90°C). In order to prevent separation of acid and oil in field application, it is very important to understand the stability of the emulsified acid composition with respect to temperature and time, so measure the relative volume according to temperature and time and determine the stability of the emulsified acid composition. . The relative volume represents the ratio of the volume of the emulsified acid (phase volume) maintaining stability with respect to the total volume of the entire fluid, and can be expressed as Equation 2 below.

[수학식2][Equation 2]

Figure 112022026003762-pat00018
Figure 112022026003762-pat00018

상분리 시험은 제조한 유화산을 메스실린더에 담고, 온도를 일정하게 유지할 수 있는 오븐에서 진행된다. 50 ml 메스실린더에 제조한 유화산을 담고 저온 오븐에 위치한다. 상온에서 24시간의 안정성을 확인하는 동안 1시간 간격으로 상대부피를 측정한다. 24시간 뒤 상대부피가 95 vol% 이상으로 상온에서 안정성이 확보된 유화산에 한해 고온에서의 상분리 시험을 진행한다. 유화산을 고온 오븐에 위치하고 4시간 동안 안정성을 확인한다. 이때 30분 간격으로 유화산의 상대부피를 측정한다. 고온(70℃ 이상)에서 4시간 이후에도 상대부피가 95 vol%이상 유지될 때 최종적으로 안정한 유화산이라 판단하며, 상온과 고온에서 측정한 상대부피는 시간에 따른 그래프로 도시한다. The phase separation test is carried out in an oven that can keep the temperature constant by putting the prepared emulsified acid in a measuring cylinder. Put the prepared emulsified acid in a 50 ml measuring cylinder and place it in a low temperature oven. Measure the relative volume at 1 hour intervals while confirming the stability for 24 hours at room temperature. After 24 hours, the phase separation test at high temperature is carried out only for emulsified acids whose relative volume is 95 vol% or more and stability at room temperature is secured. The emulsified acid is placed in a high temperature oven and stability is checked for 4 hours. At this time, measure the relative volume of emulsified acid every 30 minutes. When the relative volume is maintained at 95 vol% or more even after 4 hours at high temperature (70°C or higher), it is finally judged to be a stable emulsified acid, and the relative volume measured at room temperature and high temperature is shown as a graph over time.

상온에서 상분리 시험을 진행하기 위해 JEIO TECH社의 저온 오븐 L-11을 사용하였다. IL-11은 0℃에서 최대 60℃까지 온도를 설정할 수 있으며 ㅁ 0.1℃의 오차로 세심하게 온도를 유지하여 일정한 조건을 꾸준히 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 고온에서 상분리 시험을 진행하기 위해 Sanyo社의 고온 오븐 MOV-212F를 사용하였다. MOV-212F는 최저 온도 40℃에서 최고 200℃까지 온도를 조절할 수 있으며 빠른 시간 안에 설정한 온도를 맞추고 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.In order to perform the phase separation test at room temperature, JEIO TECH's low-temperature oven L-11 was used. IL-11 can set the temperature from 0℃ up to 60℃, and has the advantage of maintaining constant conditions by carefully maintaining the temperature with an error of 0.1℃. In addition, in order to proceed with the phase separation test at high temperature, a high-temperature oven MOV-212F manufactured by Sanyo was used. MOV-212F can control the temperature from the lowest temperature of 40℃ to the highest 200℃, and it has the advantage of being able to set the set temperature within a short time and keep it constant.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명에 따라 혼합 유화제를 사용하여 제조한 유화산조성물의 성능과 비교하기 위해 양이온성 유화제 CTAB을 단독으로 사용하여 유화산을 제조하고 성능을 평가하였으며 그 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타냈다. In order to compare the performance of the emulsified acid composition prepared using the mixed emulsifier according to the present invention, an emulsified acid was prepared using the cationic emulsifier CTAB alone and the performance was evaluated, and the results are shown in FIGS. 3a and 3b.

HLB 값이 10으로 친수성을 띄는 양이온성 유화제 CTAB은 유화산 제조 직후 액적 시험결과 도 3a와 같이 물에서 액적의 형태를 유지하지 못하고 물에서 풀어지는 O/W 에멀젼을 형성하였다. 이는 에멀젼의 연속상이 수용성의 염산으로 형성된 것으로, 이를 사용하면 염산과 암체 또는 생산 설비가 직접 접촉하게 되어 유화산 산처리 공법에 적합하지 않다. 액적 시험을 수행한 후, 상분리 시험을 진행하였다. 상온에서의 상분리 시험 결과, 도 3b와 같이 24시간 이상 에멀젼의 상분리가 일어나지 않고 안정성이 유지되었다. 그러나 고온에서의 상분리 시험 결과 1시간 이내 모든 상이 분리됨을 확인하였다. 따라서 친수성 성질을 가지는 CTAB은 O/W 에멀젼을 형성하고 고온에서의 안정성이 낮으나, 상온에서의 에멀젼의 안정성을 강화시키는 성질을 확인하였다. The cationic emulsifier CTAB having a hydrophilic HLB value of 10 did not maintain the shape of droplets in water as shown in FIG. 3a as a result of a droplet test immediately after preparing the emulsified acid, but formed an O/W emulsion that was dissolved in water. This is because the continuous phase of the emulsion is formed of water-soluble hydrochloric acid, and when it is used, the hydrochloric acid and the dark body or production equipment come into direct contact, which is not suitable for the emulsified acid treatment method. After performing the droplet test, a phase separation test was performed. As a result of the phase separation test at room temperature, as shown in FIG. 3b, phase separation of the emulsion did not occur for 24 hours or more, and stability was maintained. However, as a result of the phase separation test at high temperature, it was confirmed that all phases were separated within 1 hour. Therefore, it was confirmed that CTAB having hydrophilic properties forms an O/W emulsion and has low stability at high temperature, but enhances the stability of the emulsion at room temperature.

실험예 2Experimental Example 2

본 발명에 따라 혼합 유화제를 사용하여 제조한 유화산조성물의 성능과 비교하기 위해 비이온성 유화제 SPAN 80을 단독으로 사용하여 유화산을 제조하고 성능을 평가하고 그 결과를 도 4a 및 도 4b에 나타냈다. In order to compare the performance of the emulsified acid composition prepared using the mixed emulsifier according to the present invention, an emulsified acid was prepared using the nonionic emulsifier SPAN 80 alone and the performance was evaluated, and the results are shown in FIGS. 4a and 4b.

비이온성 유화제 SPAN 80을 단독으로 사용하여 유화산을 제조한 결과, 도 4a와 같이 액적 시험에서 유화산 액적이 물에 분산되지 않고 형태가 유지되는 것을 확인하였고, 이는 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼이 형성된 것으로 판단하였다. 액적 시험 후 상분리 시험결과, 도 4b와 같이 상온에서는 8시간 내에 유상과 수상이 분리되는 불안정성을 보였으나, 고온에서는 4시간 이상 상분리가 일어나지 않고 에멀젼이 안정한 형태를 유지하였다. 따라서 비이온성 유화제 SPAN 80은 상온에서의 안정성이 낮으나 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼 형성에 용이하며, 고온에서 에멀젼의 안정성을 강화시키는 것으로 판단하였다.As a result of preparing the emulsified acid using the nonionic emulsifier SPAN 80 alone, it was confirmed that the emulsified acid droplets were not dispersed in water and the shape was maintained in the droplet test as shown in FIG. 4a, which is W suitable for the emulsified acid treatment method It was determined that an /O emulsion was formed. As a result of the phase separation test after the droplet test, as shown in FIG. 4b , the oil phase and the aqueous phase were separated within 8 hours at room temperature, showing instability, but at high temperature, phase separation did not occur for more than 4 hours and the emulsion maintained a stable form. Therefore, it was determined that the nonionic emulsifier SPAN 80 has low stability at room temperature, but it is easy to form a W/O emulsion suitable for the emulsifying acid acid treatment method, and enhances the stability of the emulsion at high temperature.

실험예 3Experimental Example 3

실시예 및 비교예에 따라 CTAB과 SPAN 80의 최적 혼합비율을 결정하기 위해 표 2 내지 표 4에서 설정한 Set 1의 염산의 농도, 유화제의 농도, 유화제의 혼합 비율에 따른 75가지 유화산 제조 실험(유화산조성물1 내지 10과 비교예조성물1 내지 65)을 수행하고 안정성 평가를 진행하였으며 그 결과를 도 5 내지 7에 나타냈다. Set 1의 case1 내지 3은 각각 염산의 농도로 구분되며, 액적 시험 결과를 혼합유화제의 농도 및 HLB 값에 따른 표의 형태로 나타내었다. 75 kinds of emulsified acid production experiments according to the concentration of hydrochloric acid, the concentration of the emulsifier, and the mixing ratio of the emulsifier in Set 1 set in Tables 2 to 4 to determine the optimal mixing ratio of CTAB and SPAN 80 according to Examples and Comparative Examples (Emulsified acid compositions 1 to 10 and Comparative Example compositions 1 to 65) were carried out and stability evaluation was performed, and the results are shown in FIGS. 5 to 7 . Cases 1 to 3 of Set 1 are each classified by the concentration of hydrochloric acid, and the droplet test results are shown in the form of a table according to the concentration of the mixed emulsifier and the HLB value.

도 5는 15 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적 시험을 수행한 Case 1의 결과이며, HLB 값과 유화제의 농도에 따른 유화산 액적의 형태를 사진으로 나타내었다. 액적 시험 결과, 15% 염산을 사용한 유화산조성물은 혼합유화제의 농도에 관계없이 HLB 값이 4.5에서 6.5 사이일 때 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼이 형성되며, HLB 값이 낮을수록 액적이 단단해지는 것을 확인하였다. 또한, 혼합유화제의 농도가 낮을수록 묽은 형태의 액적이 형성되며, 혼합유화제의 농도가 높을수록 액적이 형태가 비교적 단단해지는 것을 확인하였다. 이러한 실험결과로부터, 15 wt% 염산을 사용하여 W/O 에멀젼을 제조하기 위해서는 혼합 유화제의 HLB 값을 4.5에서 6.5 사이로 하여 사용해야 하는 것을 도출할 수 있다. 5 is a result of Case 1 in which an emulsified acid composition was prepared using 15 wt% hydrochloric acid and a droplet test was performed, and the shape of the emulsified acid droplet according to the HLB value and the concentration of the emulsifier is shown in a photograph. As a result of the droplet test, the emulsified acid composition using 15% hydrochloric acid forms a W/O emulsion suitable for the emulsification acid treatment method when the HLB value is between 4.5 and 6.5 regardless of the concentration of the mixed emulsifier. It was confirmed that the enemy became stronger. In addition, it was confirmed that the lower the concentration of the mixed emulsifier, the thinner the droplets were formed, and the higher the concentration of the mixed emulsifier, the harder the droplets were. From these experimental results, it can be deduced that in order to prepare a W/O emulsion using 15 wt% hydrochloric acid, the HLB value of the mixed emulsifier should be between 4.5 and 6.5.

도 6은 22 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적시험을 수행한 결과이다. 시험 결과, 22% 염산을 사용한 유화산조성물은 15 wt% 염산을 사용한 유화산조성물과 달리 혼합유화제의 농도에 관계없이 HLB 값이 4.5에서 6 사이일 때 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼을 형성하였으며, HLB 값이 낮을수록 단단한 액적이 형성되는 것을 확인하였다. 또한, 혼합유화제의 농도가 낮을수록 묽은 형태의 유화산 액적이, 혼합유화제의 농도가 높을수록 단단한 형태의 유화산조성물 액적이 형성됨을 확인하였다. 이러한 실험결과로부터, 22 wt% 염산을 사용하는 경우에도 W/O 에멀젼을 제조하기 위해서는 혼합유화제의 HLB 값을 4.5에서 6 사이로 하여 사용해야 하는 것을 알 수 있다.6 is a result of preparing an emulsified acid composition using 22 wt% hydrochloric acid and performing a droplet test. As a result of the test, the emulsified acid composition using 22% hydrochloric acid differs from the emulsified acid composition using 15 wt% hydrochloric acid when the HLB value is between 4.5 and 6 regardless of the concentration of the mixed emulsifier. was formed, and it was confirmed that the lower the HLB value, the harder the droplets were formed. In addition, it was confirmed that the lower the concentration of the mixed emulsifier, the thinner the emulsified acid droplet was formed, and the higher the concentration of the mixed emulsifier, the harder the emulsified acid composition droplet was formed. From these experimental results, it can be seen that even when 22 wt% hydrochloric acid is used, the HLB value of the mixed emulsifier must be between 4.5 and 6 to prepare a W/O emulsion.

도 7은 28 wt% 염산을 사용하여 유화산조성물을 제조하고 액적시험을 수행한 결과이다. 시험 결과, 28 wt% 염산을 사용한 유화산조성물은 22 wt% 염산을 사용한 유화산조성물과 마찬가지로 혼합유화제의 농도에 관계없이 HLB 값이 4.5에서 6 사이일 때 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼을 형성하였다. 또한 이전 실험들과 마찬가지로, HLB 값이 낮을수록, 혼합유화제의 농도가 높을수록 단단한 액적이 형성되는 것을 확인하였다. 그러나 동일한 농도의 혼합유화제 사용 시, 22 wt% 염산을 사용하여 제조한 유화산조성물에 비해 액적의 형태가 비교적 묽은 것을 확인하였다. 이러한 실험결과로부터, 28 wt% 염산을 사용하는 경우에도 W/O 에멀젼을 제조하기 위해서는 혼합 유화제의 HLB 값을 4.5에서 6 사이로 하여 사용해야 함을 알 수 있었다.7 is a result of preparing an emulsified acid composition using 28 wt% hydrochloric acid and performing a droplet test. As a result of the test, the emulsified acid composition using 28 wt% hydrochloric acid was suitable for the emulsified acid treatment method when the HLB value was between 4.5 and 6, regardless of the concentration of the mixed emulsifier, just like the emulsified acid composition using 22 wt% hydrochloric acid. An emulsion was formed. Also, as in the previous experiments, it was confirmed that the lower the HLB value and the higher the concentration of the mixed emulsifier, the harder the droplets were formed. However, when the mixed emulsifier of the same concentration was used, it was confirmed that the droplet was relatively dilute compared to the emulsified acid composition prepared using 22 wt% hydrochloric acid. From these experimental results, it was found that even when 28 wt% hydrochloric acid was used, the HLB value of the mixed emulsifier should be between 4.5 and 6 to prepare a W/O emulsion.

실험예 4Experimental Example 4

액적 시험 결과 W/O 에멀젼을 형성한 유화산조성물을 대상으로 상분리 시험을 진행하였으며, 상온에서 상분리 시험 수행 후 상대부피가 95 vol% 이상으로 유지된 안정한 유화산조성물에 한해 고온에서 상분리 시험을 진행하였으며, 그 시험 결과를 각각 도 8a 내지 도 8c 및 도 9a 내지 도 9c에 그래프로 나타내었는데, 혼합유화제의 농도에 따른 최종 상대부피를 도시하였다. 그래프에서 x축은 유화제의 농도를 나타내었으며 y축은 유화산의 상대부피를 나타낸다. 안정한 유화산은 상대부피가 95 vol% 이상이 유지되어야 하며, 상대부피 95 vol% 기준을 그래프 내에 검은색 실선 및 빗금 친 구역으로 표시하였다. 즉, 검은색 실선을 기준으로 그래프가 상단에 위치할 때 안정성을 확보한 유화산조성물이며, 검은색 실선보다 아래에 위치할 때 상분리가 일어나 불안정한 유화산조성물로 판단한다.As a result of the droplet test, a phase separation test was conducted on the emulsified acid composition that formed the W/O emulsion. After performing the phase separation test at room temperature, only the stable emulsified acid composition whose relative volume was maintained at 95 vol% or higher was subjected to a phase separation test at high temperature. and the test results are graphically shown in FIGS. 8a to 8c and 9a to 9c, respectively, and the final relative volume according to the concentration of the mixed emulsifier is shown. In the graph, the x-axis represents the concentration of the emulsifier and the y-axis represents the relative volume of the emulsified acid. A stable emulsified acid should have a relative volume of 95 vol% or more, and the relative volume 95 vol% standard is indicated by a solid black line and a hatched area in the graph. That is, it is an emulsified acid composition that secures stability when the graph is located at the top of the black solid line, and is judged to be an unstable emulsified acid composition due to phase separation when located below the black solid line.

먼저, 혼합 유화제의 최적 혼합 비율을 도출하기 위한 Set 1의 상분리 실험 결과를 도 8a 내지 도 8c와 같이 나타내었다. 분석 결과, 모든 case에서 유화산 산처리 공법에 적합한 W/O 에멀젼을 제조하기 위해서는 염산의 농도에 상관없이 혼합 유화제의 HLB 값을 4.5 ~ 6 사이가 되도록 설정해야 한다는 것을 확인하였는데, 특히, 염산의 농도가 높아질수록 그 범위가 좁아지는 것을 확인하였다. 또한, 15 wt% 염산을 사용한 Case 1에서는 상온과 고온에서의 안정성을 모두 확보한 유화산조성물이 다수 제조되었으나, 비교적 고농도의 염산을 사용한 Case 2와 Case 3에서는 혼합유화제의 농도를 높게 설정하여도 안정성을 확보한 유화산조성물의 제조가 불가능했다. 특히, 염산의 농도가 가장 높은 Case 3에서 유화산조성물의 안정성은 더욱 떨어지는 현상이 발견되었다. 이는 15 wt% 이상의 산에서는 농도가 높아질수록 에멀전의 확산장벽 한계를 넘어 유화제의 결합구조가 붕괴됨으로써 발생한 현상으로 고농도 산은 안정한 W/O 에멀젼 형성에 부정적인 영향을 주는 것으로 판단된다. First, the results of the phase separation experiment of Set 1 for deriving the optimal mixing ratio of the mixed emulsifier are shown in FIGS. 8A to 8C . As a result of the analysis, it was confirmed that the HLB value of the mixed emulsifier should be set to be between 4.5 and 6 regardless of the concentration of hydrochloric acid in order to prepare a W/O emulsion suitable for the emulsified acid treatment method in all cases. It was confirmed that the higher the concentration, the narrower the range. In addition, in Case 1 using 15 wt% hydrochloric acid, many emulsified acid compositions were prepared that secured stability at both room temperature and high temperature. It was impossible to prepare an emulsified acid composition with stability. In particular, in Case 3, where the concentration of hydrochloric acid was highest, the stability of the emulsified acid composition was found to be even lower. This is a phenomenon that occurs when the concentration of an acid of 15 wt% or more is higher than the diffusion barrier limit of the emulsion and the bonding structure of the emulsifier collapses.

실험 결과, Set 1의 case 1 내지 case 3 모두 혼합유화제의 HLB 값을 5가 되도록 설정할 때 시간에 따른 에멀젼의 안정성이 가장 높게 유지되었으며, 혼합 유화제의 최적 혼합비율은 HLB 값을 5로 설정하여 표 5 내지 표 7과 같이 Set 2의 case 4 내지 case 6의 조성을 설정하였다. As a result of the experiment, in case 1 to case 3 of Set 1, when the HLB value of the mixed emulsifier was set to 5, the stability of the emulsion with time was maintained the highest, and the optimal mixing ratio of the mixed emulsifier was set to 5 and the HLB value was set to 5. Compositions of case 4 to case 6 of Set 2 were set as shown in Tables 5 to 7.

즉, Set 1에서 혼합 유화제의 최적 혼합 비율을 도출한 후, 염산의 농도 및 산-오일 비율에 따른 유화산조성물의 최적 제조 조건을 도출하고자 표 5 내지 표 7에서 설정한 Set 2의 45가지 실험을 수행하였다. Set 2의 실험은 모든 case에서 액적 시험 수행 시 W/O 에멀젼이 확인되므로 결과를 개별적으로 제시하지 않았으며, 상온과 고온에서 상분리 시험을 수행하고 도 9a 내지 도 9c와 같이 혼합유화제 농도에 따른 최종 상대 부피를 나타내어 그래프로 제시하였다. That is, after deriving the optimal mixing ratio of the mixed emulsifier in Set 1, 45 experiments of Set 2 set in Tables 5 to 7 to derive the optimal manufacturing conditions of the emulsified acid composition according to the concentration of hydrochloric acid and the acid-oil ratio was performed. In the experiment of Set 2, the W/O emulsion was confirmed when the droplet test was performed in all cases, so the results were not presented individually. Relative volumes are indicated and presented graphically.

이러한 실험결과로부터, 혼합유화제의 첨가량이 낮아지거나 오일의 비율이 높아질수록 시간에 따른 안정성이 낮아지며 상분리 현상이 높게 일어나 불안정한 에멀젼이 형성되는 것을 확인하였다. 특히, 동일한 산-오일 비율에서 염산의 농도가 높아질수록 상분리 현상이 더 많이 일어났으며, 이는 앞선 Set 1의 결과와 동일함을 확인하였다. 특히, 산-오일 비율에 상관없이 22 wt%와 28 wt%의 고농도 염산을 사용한 경우 안정성을 확보한 W/O 에멀젼 제조가 불가능하였다. 결과적으로, 산-오일 비율을 65~75부피% : 25~35부피%로 설정하고 5 내지 20 wt% 염산을 사용한 경우, 혼합유화제를 1 내지 3 wt% 이상 첨가 시 상온과 고온에서 상분리가 일어나지 않고 안정성을 유지하는 W/O 에멀젼이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. From these experimental results, it was confirmed that the lower the added amount of the mixed emulsifier or the higher the oil ratio, the lower the stability over time, and the higher the phase separation phenomenon, the unstable emulsion was formed. In particular, the higher the concentration of hydrochloric acid at the same acid-oil ratio, the more phase separation occurred, which was confirmed to be the same as the result of Set 1 above. In particular, it was impossible to prepare a W/O emulsion that secured stability when 22 wt% and 28 wt% of high-concentration hydrochloric acid were used regardless of the acid-oil ratio. As a result, when the acid-oil ratio is set to 65-75 vol%: 25-35 vol% and 5 to 20 wt% hydrochloric acid is used, phase separation does not occur at room temperature and high temperature when 1 to 3 wt% or more of the mixed emulsifier is added. It was confirmed that a W/O emulsion maintaining stability was formed.

실험예 5Experimental Example 5

실시예3에서 제조된 유화산조성물3의 유체 특성을 다음과 같이 분석하고 그 결과를 도 10a 및 도 10b에 나타냈다. The fluid properties of the emulsified acid composition 3 prepared in Example 3 were analyzed as follows, and the results are shown in FIGS. 10a and 10b.

먼저, 유화산의 기본적인 유변학적 특성인 점성도를 측정하였다. Anton Paar社의 Lovis Viscometer 2000M 마이크로 점도계를 사용하였으며, 전단속도에 따른 겉보기 점성도를 측정하고 이를 도 10a와 같이 그래프로 도시하였다. 점성도 측정 결과, 비뉴턴 유체인 유화산은 전단속도가 빨라질수록 점성도가 낮게 나타나는 전단 감소 현상을 보였으며, 이때의 멱함수 법칙 일관성 지수

Figure 112022026003762-pat00019
는 62.132, 무차원 멱함수 지수
Figure 112022026003762-pat00020
은 -0.385로 산출되었다. 그래프의
Figure 112022026003762-pat00021
값은 0.9541로, 측정한 점성도 값이 유효한 것으로 판단하였다.First, the viscosity, which is a basic rheological property of emulsified acids, was measured. Anton Paar's Lovis Viscometer 2000M micro viscometer was used, and the apparent viscosity according to the shear rate was measured and graphically shown as shown in FIG. 10A. As a result of viscosity measurement, emulsified acid, which is a non-Newtonian fluid, showed a shear reduction phenomenon that the viscosity decreased as the shear rate increased, and the power law consistency index at this time.
Figure 112022026003762-pat00019
is 62.132, a dimensionless power exponent
Figure 112022026003762-pat00020
was calculated as -0.385. of the graph
Figure 112022026003762-pat00021
The value was 0.9541, and it was determined that the measured viscosity value was valid.

다음으로, de-Roziers et al.(1994)가 실험을 통해 도출한 경험적 함수식을 바탕으로 확산계수 도출에 필수적인 인자인

Figure 112022026003762-pat00022
을 계산하였다. 함수식은 도 10b에 도시된 바와 같이
Figure 112022026003762-pat00023
로 산출되었으며,
Figure 112022026003762-pat00024
값은 0.9899로 우 높은 것으로 확인되었다. 앞서 점성도를 측정하여 산출한 무차원 멱함수 지수
Figure 112022026003762-pat00025
값 -0.385을 함수식에 대입하여 함수 값 0.644를 얻었다. 산출한 점성 계수 및 경험적 함수 값은 유화산의 유효확산계수를 산출하기 위한 중요한 인자로 활용하였다.Next, based on the empirical function formula derived through experiments by de-Roziers et al . (1994), it is an essential factor in deriving the diffusion coefficient.
Figure 112022026003762-pat00022
was calculated. The function formula is as shown in Fig. 10b
Figure 112022026003762-pat00023
was calculated as
Figure 112022026003762-pat00024
The value was 0.9899, which was confirmed to be very high. The dimensionless power function index calculated by measuring the viscosity previously
Figure 112022026003762-pat00025
By substituting the value -0.385 into the function expression, a function value of 0.644 was obtained. The calculated viscosity coefficient and empirical function value were used as important factors for calculating the effective diffusion coefficient of emulsified acid.

실험예 6Experimental Example 6

RDA 실험 전과 후의 암석 디스크를 비교한 후 그 결과 사진을 도 11a 내지 도 11c에 나타내었다. After comparing the rock disks before and after the RDA experiment, the results are shown in FIGS. 11A to 11C.

세 암종 모두 유화산조성물3을 사용한 경우보다 염산을 사용할 때 암석의 용해가 많이 일어난 것을 확인할 수 있으며, 탄산염암 코어시료의 불균질한 공극 구조 및 다양한 성분의 광물 함유 등으로 인해 불규칙적인 용해가 이루어진 것을 볼 수 있다. 특히, LH와 CH 실험이 상온에서 이루어진 것을 고려할 때, 본 발명의 유화산조성물은 고온에서 산과 암석의 반응을 지연시키는데 효과적인 것으로 판단된다. It can be seen that the dissolution of the rocks was more when hydrochloric acid was used than when the emulsified acid composition 3 was used for all three cancer types. you can see In particular, considering that the LH and CH experiments were performed at room temperature, the emulsified acid composition of the present invention is judged to be effective in delaying the reaction between acid and rock at high temperature.

이를 무게손실 그래프인 도 11d와 같이 나타내었다. 본 발명의 유화산조성물을 사용한 실험의 경우, 동일한 디스크 회전속도에서 석회암이 백운암이나 백악암에 비해 약 2.4배 높은 무게손실을 보이며, 이를 통해 유화산조성물은 고온에서 백악암-백운암-석회암 순으로 산과 암체의 반응을 지연시키는데 유리한 것으로 판단된다. This is shown as in Fig. 11d, which is a weight loss graph. In the case of the experiment using the emulsified acid composition of the present invention, at the same disk rotation speed, limestone showed a weight loss about 2.4 times higher than that of dolomite or chalkstone, and through this, the emulsified acid composition was in the order of chalkite-dolomite-limestone at high temperature. It is considered to be advantageous in delaying the reaction between acid and dark body.

실험예 7Experimental Example 7

산과 탄산염암의 반응 실험 결과를 사진으로만 분석하기에는 어려움이 있어 산-암석 반응 실험 결과를 정량적인 수치로 나타내고자 ICP-OES 성분 분석을 수행하였다. 성분 분석을 위해 실험을 통해 채취한 샘플을 필터링 한 후 100배, 1,000배, 10,000배로 희석하여 탄산염 광물의 주성분인 칼슘과 마그네슘 이온을 측정하였으며, ICP-OES 성분 분석 결과를 도 12a 내지 도 12d와 같이 시간에 따른 이온 농도 그래프로 도시하였다. Since it is difficult to analyze the results of the acid and carbonate rock reaction experiments only with photographs, ICP-OES component analysis was performed to express the results of the acid-rock reaction experiment in quantitative terms. Calcium and magnesium ions, which are the main components of carbonate minerals, were measured by filtering the samples collected through the experiment for component analysis, and then diluting them 100 times, 1,000 times, and 10,000 times, and the ICP-OES component analysis results are shown in FIGS. It is also shown as a graph of ion concentration over time.

분석에 앞서, 용해도를 산출하기 위한 그래프 기울기의 산정기준을 결정하였다. 도 12a와 같이 실험을 수행한 20분간의 기울기를 모두 사용하게 되면, 각 포인트 간의 편차가 커 정확한 결과를 산출할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 선행연구를 바탕으로 도 12b와 같이 초기 10분간의 그래프 기울기를 활용하여 기울기를 산출하고 용해도 및 확산계수를 도출하였다(Sayed et al., 2012, Sayed et al., 2018, Yoo et al., 2018). Prior to analysis, a criterion for calculating the slope of the graph for calculating solubility was determined. As shown in FIG. 12A , when all of the slopes for 20 minutes during the experiment are used, an accurate result cannot be calculated because the deviation between each point is large. Therefore, in the present invention, the slope was calculated using the slope of the graph for the initial 10 minutes as shown in FIG. 12b based on previous studies, and solubility and diffusion coefficient were derived (Sayed et al ., 2012, Sayed et al ., 2018, Yoo et al.) al ., 2018).

분석 결과, 모든 실험에서 시간에 따른 이온 농도가 증가하는 것을 보아 시간이 지날수록 코어 시료의 용해가 지속적으로 이루어졌음을 확인하였다. 이를 통해 모든 실험에서 산과 암석간의 반응이 제한된 물질 이동 상태에서 이루어졌으며, RDA 실험이 성공적으로 이루어진 것으로 판단하였다. 또한 석회암, 백운암, 백악암 시료 모두 디스크 회전속도가 증가할수록 유화산조성물의 용해도가 증가하는 것을 볼 수 있으며, 이를 통해 디스크 회전속도가 유화산의 반응에 영향을 미치는 인자인 것으로 판단된다. As a result of the analysis, it was confirmed that the dissolution of the core sample was continuously made as time passed, as the ion concentration increased with time in all experiments. Through this, it was judged that the reaction between acid and rock was carried out in a state of limited mass movement in all experiments, and the RDA experiment was successful. In addition, it can be seen that the solubility of the emulsified acid composition increases as the disk rotation speed increases for all limestone, dolomite, and chalkite samples, and it is judged that the disk rotation speed is a factor affecting the reaction of emulsified acid.

동일한 디스크 회전속도에서 염산과 유화산조성물의 반응성을 비교하고자 500 rpm을 선정하였다. 석회암의 경우, 상온에서 염산을 사용한 LH와 고온에서 유화산조성물을 사용한 L5의 용해도가 유사하게 나타난 것을 확인할 수 있다. 백운암의 경우, 모든 case는 고온에서 실험이 수행되었고, 이때 DH는 D5보다 약 2배 이상 가파른 기울기를 보인다. 백악암의 경우, CH 실험이 상온에서 이루어졌음에도 불구하고, 고온에서 실험이 수행된 C5보다 기울기가 높게 산출되었다. 이를 통해 유화산조성물이 염산의 빠른 반응성을 지연시키는데 유리한 것으로 판단된다. 500 rpm was selected to compare the reactivity of hydrochloric acid and emulsified acid compositions at the same disk rotation speed. In the case of limestone, it can be seen that the solubility of LH using hydrochloric acid at room temperature and L5 using an emulsified acid composition at high temperature are similar. In the case of dolomite, all cases were tested at high temperature, and at this time, DH shows a steep slope more than twice that of D5. In the case of chalk rock, although the CH experiment was performed at room temperature, the slope was calculated to be higher than that of C5, where the experiment was performed at a high temperature. Through this, it is judged that the emulsified acid composition is advantageous in delaying the rapid reactivity of hydrochloric acid.

실험예 8Experimental Example 8

산-암석의 반응성을 분석하기 위해 RDA을 수행하였으며, 그 결과를 활용하여 용해도와 확산계수를 도출할 수 있다. RDA 실험을 통해 산출한 시간에 따른 이온 농도의 변화를 도 12a 내지 도 12d와 같이 그래프로 도시한 후 기울기를 산출하고, 기울기를 탄산염암 코어시료의 반응면적으로 나누어 용해도를 도출한다. 이때, 산과 반응하는 코어 시료의 반응면적은 시료 밑면의 표면적으로 나타낼 수 있으며, 표면적은 수학식 3과 같다. RDA was performed to analyze acid-rock reactivity, and solubility and diffusion coefficients can be derived using the results. The change in the ion concentration with time calculated through the RDA experiment is graphed as shown in FIGS. 12A to 12D, and then the slope is calculated, and the solubility is derived by dividing the slope by the reaction area of the carbonate rock core sample. In this case, the reaction area of the core sample reacting with the acid may be expressed as the surface area of the underside of the sample, and the surface area is as shown in Equation (3).

[수학식3][Equation 3]

Figure 112022026003762-pat00026
, 여기서
Figure 112022026003762-pat00027
이다.
Figure 112022026003762-pat00026
, here
Figure 112022026003762-pat00027
to be.

본 실험에서 사용한 암석 디스크의 직경은 모두 동일하며 측정된 공극률을 각각 적용하여 암석 디스크의 표면적을 도출하였다. 다음으로 그래프의 기울기와 디스크의 표면적을 이용하여 용해도는 산출하였으며 그 결과를 표 8과 같이 나타내었다. 염산 case의 용해도는 석회암 2.83E-04 gmol/cm2ㅇs, 백운암 2.85E-04 gmol/cm2ㅇs, 백악암 1.60E-04 gmol/cm2ㅇs로 산출되었으며, 유화산의 경우 석회암은 3.61E-05 ~ 9.26E-04 gmol/cm2ㅇs, 백운암 7.94E-05 ~ 2.12E-04 gmol/cm2ㅇs, 백악암 6.03E-06 ~ 1.66E-04 gmol/cm2ㅇs 사이 값이 도출되었다.The diameters of the rock disks used in this experiment were all the same, and the surface area of the rock disks was derived by applying the measured porosity to each. Next, solubility was calculated using the slope of the graph and the surface area of the disk, and the results are shown in Table 8. The solubility of hydrochloric acid case was calculated as limestone 2.83E-04 gmol/cm 2 s, dolomite 2.85E-04 gmol/cm 2 s, and chalkite 1.60E-04 gmol/cm 2 os, and in the case of emulsified acid, limestone Silver 3.61E-05 ~ 9.26E-04 gmol/cm 2 s, Dolomite 7.94E-05 ~ 2.12E-04 gmol/cm 2 s, Cretaceous 6.03E-06 ~ 1.66E-04 gmol/cm 2 ㅇ A value between s was derived.

Dissolution rateDissolution rate LimestoneLimestone DolomiteDolomite ChalkChalk Acid typeAcid type RPMRPM HClHCl 500500 2.83E-042.83E-04 2.85E-042.85E-04 1.60E-041.60E-04 유화산조성물3[EA]Emulsified acid composition 3 [EA] 100100 3.61E-053.61E-05 7.94E-057.94E-05 6.03E-066.03E-06 300300 1.59E-041.59E-04 9.68E-059.68E-05 1.89E-051.89E-05 500500 3.99E-043.99E-04 1.27E-041.27E-04 4.10E-054.10E-05 750750 6.77E-046.77E-04 1.76E-041.76E-04 9.05E-059.05E-05 1,0001,000 9.26E-049.26E-04 2.12E-042.12E-04 1.66E-041.66E-04

또한 탄산염암에서 염산과 유화산조성물3(EA)의 반응성을 비교하기 위해 용해도 산출 결과를 도 13과 같이 나타내었다. 석회암의 경우, 유화산조성물3을 사용한 L5가 염산을 사용한 LH의 경우보다 용해도가 약 1.4배 이상 높게 산출되었으나, 이때 염산 case는 상온에서 실험이 수행됨을 고려해야한다. 백운암의 경우, 모든 case는 고온에서 실험이 수행되었으며, DH가 D5보다 용해도가 2배 이상 높게 산출됨을 보인다. 이를 통해 본 발명의 유화산조성물이 백운암에서 산과의 빠른 반응을 늦출 수 있는 것으로 판단된다. 백악암의 경우, 상온에서 염산과의 반응은 폭발적이었으나, 고온에서 유화산조성물과의 반응성이 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 특히, 백악암 case는 석회암의 경우와 실험 결과가 비슷하게 나타날 것으로 예상되었지만 정 반대의 결과가 나타났다. 이는 코어 시료 내 SiO2등의 불순물 함량이 산-암석의 반응에 중요한 영향을 끼치는 것으로 판단된다. In addition, in order to compare the reactivity of hydrochloric acid and emulsified acid composition 3 (EA) in carbonate rocks, solubility calculation results are shown in FIG. 13 . In the case of limestone, the solubility of L5 using emulsified acid composition 3 was calculated to be about 1.4 times higher than that of LH using hydrochloric acid. In the case of dolomite, all cases were tested at high temperature, and it is shown that DH has more than twice the solubility than D5. Through this, it is determined that the emulsified acid composition of the present invention can slow the rapid reaction with acid in dolomite. In the case of chalk, the reaction with hydrochloric acid at room temperature was explosive, but it can be seen that the reactivity with the emulsified acid composition at high temperature is very low. In particular, in the case of chalkstone, the experimental results were expected to be similar to those of limestone, but the opposite result was found. It is determined that the content of impurities such as SiO 2 in the core sample has an important effect on the acid-rock reaction.

실험예 9Experimental Example 9

확산계수 도출에 앞서 F 함수 값을 계산하기위한 변수 값들을 표 9와 같이 정리하였다.Before deriving the diffusion coefficient, the variable values for calculating the F function value are summarized in Table 9.

IndexIndex notenote valuesvalues

Figure 112022026003762-pat00028
Figure 112022026003762-pat00028
the mass transfer rate of H+ from the bulk to the diskthe mass transfer rate of H + from the bulk to the disk dissolution ratedissolution rate
Figure 112022026003762-pat00029
Figure 112022026003762-pat00029
Empirical functionEmpirical function 0.6440.644
Figure 112022026003762-pat00030
Figure 112022026003762-pat00030
the concentration of H+ the concentration of H + 0.150.15
Figure 112022026003762-pat00031
Figure 112022026003762-pat00031
Power-law consistency indexPower-law consistency index 62.13262.132
Figure 112022026003762-pat00032
Figure 112022026003762-pat00032
Dimensionless power-law indexDimensionless power-law index 0.6150.615
Figure 112022026003762-pat00033
Figure 112022026003762-pat00033
the fluid densitythe fluid density 1.0061.006
Figure 112022026003762-pat00034
Figure 112022026003762-pat00034
disk radiusdisk radius 1.91.9
Figure 112022026003762-pat00035
Figure 112022026003762-pat00035
the disk rotational speedthe disk rotational speed 100, 300, 500, 750, 1,000100, 300, 500, 750, 1,000

Figure 112022026003762-pat00036
는 RDA 실험을 통해 산출한 각 case의 용해도이며 표 8과 같다.
Figure 112022026003762-pat00037
는 실험에 사용된 산 용액의 농도를 나타내며,
Figure 112022026003762-pat00038
Figure 112022026003762-pat00039
,
Figure 112022026003762-pat00040
,
Figure 112022026003762-pat00041
는 유화산 유체의 특성,
Figure 112022026003762-pat00042
Figure 112022026003762-pat00043
는 코어 디스크의 반지름 및 디스크의 회전속도이다.
Figure 112022026003762-pat00036
is the solubility of each case calculated through the RDA experiment and is shown in Table 8.
Figure 112022026003762-pat00037
represents the concentration of the acid solution used in the experiment,
Figure 112022026003762-pat00038
Wow
Figure 112022026003762-pat00039
,
Figure 112022026003762-pat00040
,
Figure 112022026003762-pat00041
is the characteristic of emulsified fluid,
Figure 112022026003762-pat00042
Wow
Figure 112022026003762-pat00043
is the radius of the core disk and the rotational speed of the disk.

표 9를 수학식 4에 대입하여 F 함수 값을 산출하고, 표 10과 같이 나타내었다.Table 9 was substituted into Equation 4 to calculate the F function value, and is shown in Table 10.

[수학식4][Equation 4]

Figure 112022026003762-pat00044
Figure 112022026003762-pat00044

여기서,

Figure 112022026003762-pat00045
= 경험적 함수(empirical function),
Figure 112022026003762-pat00046
= 유체 밀도(g/cm3),
Figure 112022026003762-pat00047
= 멱함수 법칙 일관성 지수(g/cmㅇs2-n),
Figure 112022026003762-pat00048
= 무차원 멱함수 지수,
Figure 112022026003762-pat00049
= 디스크 회전속도(rad/s),
Figure 112022026003762-pat00050
= 확산계수(cm2/s) 이다.here,
Figure 112022026003762-pat00045
= empirical function,
Figure 112022026003762-pat00046
= fluid density (g/cm 3 ),
Figure 112022026003762-pat00047
= power law consistency index (g/cmㅇs 2-n ),
Figure 112022026003762-pat00048
= dimensionless power exponent,
Figure 112022026003762-pat00049
= disk rotation speed (rad/s),
Figure 112022026003762-pat00050
= diffusion coefficient (cm 2 /s).

F functionF function LimestoneLimestone DolomiteDolomite ChalkChalk RPMRPM

Figure 112022079029410-pat00051
Figure 112022079029410-pat00051
Emulsified
Acid
Emulsified
Acid
15.5315.53 5.29E-065.29E-06 1.16E-051.16E-05 8.84E-078.84E-07
29.8829.88 2.33E-052.33E-05 1.42E-051.42E-05 2.77E-062.77E-06 40.5040.50 5.85E-055.85E-05 1.86E-051.86E-05 6.01E-066.01E-06 51.5751.57 9.93E-059.93E-05 2.58E-052.58E-05 1.33E-051.33E-05 61.2061.20 1.36E-041.36E-04 3.11E-053.11E-05 2.43E-052.43E-05

산출한 F 함수 값을 도 14와 같이 디스크 회전속도에 관한 관계식(

Figure 112022026003762-pat00052
)과의 그래프로 도시하였다. 마지막으로, 그래프의 기울기를 활용하여 표 11과 같이 유화산의 유효확산계수를 산출하였다. 이때, 염산의 확산계수는 Yoo(2017)와 Park(2018)이 활용한 뉴턴 유체의 확산계수 산출 법을 활용하였다. The calculated F function value is expressed in the relational expression (
Figure 112022026003762-pat00052
) and is shown as a graph. Finally, using the slope of the graph, the effective diffusion coefficient of emulsified acid was calculated as shown in Table 11. In this case, for the diffusion coefficient of hydrochloric acid, the Newtonian fluid diffusion coefficient calculation method used by Yoo (2017) and Park (2018) was used.

CoreCore SlopeSlope HCl

Figure 112022026003762-pat00053
(cm2/s)HCl
Figure 112022026003762-pat00053
(cm 2 /s) Emulsified Acid
Figure 112022026003762-pat00054
(cm2/s)
Emulsified Acid
Figure 112022026003762-pat00054
(cm 2 /s)
Figure 112022026003762-pat00055

(times)
Figure 112022026003762-pat00055

(times)
LimestoneLimestone 3.00E-053.00E-05 5.60E-045.60E-04 1.64E-071.64E-07 3.41E+033.41E+03 DolomiteDolomite 5.00E-065.00E-06 5.66E-045.66E-04 1.12E-081.12E-08 5.06E+045.06E+04 ChalkChalk 6.00E-066.00E-06 2.38E-042.38E-04 1.47E-081.47E-08 1.62E+041.62E+04

확산 계수 산출결과, 석회암과 백악암의 염산 실험이 상온에서 수행되었음에도 불구하고 유화산조성물의 경우가 염산에 비해 3,410배에서 50,600배 까지 확연히 낮게 나타났다. 이를 통해 유화산조성물이 고온에서 투과도가 낮거나 불균질한 탄산염암과 염산의 빠르고 강한 반응성을 지연시키는데 효과적인 것으로 판단되며, 석회암과 백악암의 염산 실험이 고온에서 이루어진다면 산-암석 반응지연효과 차이는 더욱 크게 나타날 것으로 사료된다. As a result of the diffusion coefficient calculation, the emulsified acid composition was 3,410 times to 50,600 times lower than that of hydrochloric acid, despite the fact that hydrochloric acid experiments were performed on limestone and chalkite at room temperature. Through this, it is judged that the emulsified acid composition is effective in delaying the fast and strong reactivity of hydrochloric acid and carbonate rocks with low permeability or heterogeneity at high temperatures. is expected to appear larger.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains within the scope not departing from the spirit of the present invention Various changes and modifications will be possible.

Claims (19)

염산수용액 및 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 포함하는데,
상기 혼합유화제디젤용액은 혼합유화제의 농도가 1중량% 내지 3중량%이고,
상기 혼합유화제는 양이온성유화제와 비이온성유화제가 일정비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
Hydrochloric acid aqueous solution and mixed emulsifier diesel solution are included in 65-75 vol%: 25-35 vol%,
The mixed emulsifier diesel solution has a concentration of 1 wt% to 3 wt% of the mixed emulsifier,
The mixed emulsifier is an emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock storage layer, characterized in that a cationic emulsifier and a nonionic emulsifier are mixed in a predetermined ratio.
제 1 항에 있어서,
상기 염산수용액은 염산의 농도가 5중량% 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
The method of claim 1,
The hydrochloric acid aqueous solution is an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, characterized in that the concentration of hydrochloric acid is 5% to 20% by weight.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 양이온성 유화제는 CTAB(cetyl trimethylammonium bromide) 이고, 상기 비이온성유화제는 SPAN 80(sorbitan monooleate)인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
The method of claim 1,
The cationic emulsifier is cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), and the nonionic emulsifier is SPAN 80 (sorbitan monooleate).
제 1 항에 있어서,
상기 일정비율은 하기 수학식1에서 결정되는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) value가 5.0 내지 5.5가 되는 비율인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
[수학식1]
Figure 112022079029410-pat00056

여기서,
Figure 112022079029410-pat00057
는 양이온성유화제의 HLB 값,
Figure 112022079029410-pat00058
는 비이온성유화제의 HLB 값이며,
Figure 112022079029410-pat00059
는 양이온성유화제의 무게,
Figure 112022079029410-pat00060
는 비이온성유화제의 무게이다.
The method of claim 1,
The predetermined ratio is an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, characterized in that the ratio is 5.0 to 5.5 HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value determined by the following formula (1).
[Equation 1]
Figure 112022079029410-pat00056

here,
Figure 112022079029410-pat00057
is the HLB value of the cationic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00058
is the HLB value of the nonionic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00059
is the weight of the cationic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00060
is the weight of the nonionic emulsifier.
제 1 항에 있어서,
부식방지제를 0.1 내지 0.5중량% 농도로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
The method of claim 1,
Emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage layer, characterized in that it further comprises a corrosion inhibitor in a concentration of 0.1 to 0.5% by weight.
제 7 항에 있어서,
상기 부식방지제는 Propargyl alcohol인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
8. The method of claim 7,
The emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage layer, characterized in that the corrosion inhibitor is Propargyl alcohol.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상온에서 24시간 이상 오일과 산으로 분리되지 않는 안정성을 갖고, 70℃ 내지 120℃에서 4시간 이상 오일과 산으로 분리되지 않는 안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물.
9. The method of any one of claims 1, 2, 5 to 8,
An emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, characterized in that it has stability not to be separated into oil and acid at room temperature for more than 24 hours, and stability not to be separated into oil and acid at 70°C to 120°C for more than 4 hours.
염산수용액을 준비하는 단계; 혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계; 및 상기 염산수용액과 혼합유화제디젤용액을 65~75부피% : 25~35부피%로 혼합하여 교반하는 단계;를 포함하는데
상기 혼합유화제디젤용액을 준비하는 단계는 디젤에 혼합유화제를 그 농도가 1중량% 내지 3중량%가 되도록 첨가하고 상온에서 저속으로 교반하는 1차교반단계; 및 상기 1차교반단계에서 혼합유화제가 용해된 디젤을 고속으로 교반하는 2차교반단계;를 포함하여 수행되고,
상기 혼합유화제는 양이온성유화제와 비이온성유화제가 일정비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
preparing an aqueous hydrochloric acid solution; Preparing a mixed emulsifier diesel solution; and mixing the hydrochloric acid aqueous solution and the mixed emulsifier diesel solution at 65 to 75 vol%: 25 to 35 vol% and stirring.
The step of preparing the mixed emulsifier diesel solution comprises: a first stirring step of adding a mixed emulsifier to diesel so that the concentration thereof is 1% to 3% by weight and stirring at a low speed at room temperature; and a second stirring step of stirring the diesel in which the mixed emulsifier is dissolved in the first stirring step at high speed;
The mixed emulsifier is a method for producing an emulsified acid composition for acid treatment of a carbonate rock storage layer, characterized in that a cationic emulsifier and a nonionic emulsifier are mixed in a predetermined ratio.
제 10 항에 있어서,
상기 염산수용액은 염산의 농도가 5중량% 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
11. The method of claim 10,
The hydrochloric acid aqueous solution is a method for producing an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, characterized in that the concentration of hydrochloric acid is 5% to 20% by weight.
제 10 항에 있어서,
상기 염산수용액에 부식방지제를 첨가하여 교반하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
11. The method of claim 10,
The method for producing an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage layer further comprising; adding a corrosion inhibitor to the aqueous hydrochloric acid solution and stirring.
삭제delete 삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 양이온성 유화제는 CTAB(cetyl trimethylammonium bromide)이고, 상기 비이온성유화제는 SPAN 80(sorbitan monooleate)인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
11. The method of claim 10,
The cationic emulsifier is cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), and the nonionic emulsifier is SPAN 80 (sorbitan monooleate).
제 10 항에 있어서,
상기 일정비율은 하기 수학식1에서 결정되는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) value가 5.0 내지 5.5가 되는 비율인 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
[수학식1]
Figure 112022079029410-pat00061

여기서,
Figure 112022079029410-pat00062
는 양이온성유화제의 HLB 값,
Figure 112022079029410-pat00063
는 비이온성유화제의 HLB 값이며,
Figure 112022079029410-pat00064
는 양이온성유화제의 무게,
Figure 112022079029410-pat00065
는 비이온성유화제의 무게이다.
11. The method of claim 10,
The predetermined ratio is a method for producing an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage, characterized in that the ratio is 5.0 to 5.5 in the HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value determined in Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112022079029410-pat00061

here,
Figure 112022079029410-pat00062
is the HLB value of the cationic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00063
is the HLB value of the nonionic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00064
is the weight of the cationic emulsifier,
Figure 112022079029410-pat00065
is the weight of the nonionic emulsifier.
제 12 항에 있어서,
상기 부식방지제는 0.1 내지 0.5중량%의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 탄산염암저류층 산처리용 유화산조성물 제조방법.
13. The method of claim 12,
The method for producing an emulsified acid composition for acid treatment of carbonate rock storage layer, characterized in that the corrosion inhibitor is added at a concentration of 0.1 to 0.5% by weight.
제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 유화산조성물 또는 제 10 항 내지 제 12 항, 제 15 항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 유화산조성물을 탄산염암저류층에 주입하는 단계;를 포함하는 탄산염암 저류층의 암체 산처리 공법.
The emulsified acid composition of any one of claims 1, 2, 5 to 8 or the emulsified acid composition prepared by the method of any one of claims 10 to 12, 15 to 17. A rock acid treatment method of a carbonate rock reservoir comprising; injecting into the carbonate rock reservoir.
제 18 항에 있어서,
상기 유화산조성물은 상기 탄산염암저류층에서 확산속도가 염산 대비 3,410배 이상 느린 것을 특징으로 하는 탄산염암 저류층의 암체 산처리 공법.
19. The method of claim 18,
The emulsified acid composition is a rock body acid treatment method of a carbonate rock reservoir, characterized in that the diffusion rate is 3,410 times slower than that of hydrochloric acid in the carbonate rock reservoir.
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